本發(fā)明屬于風(fēng)場反演，具體涉及一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)場反演是利用多普勒雷達(dá)來推斷大氣中風(fēng)速和風(fēng)向分布的方法，其對(duì)于理解天氣系統(tǒng)，尤其是臺(tái)風(fēng)、龍卷等強(qiáng)對(duì)流天氣現(xiàn)象的演變至關(guān)重要。通過反演，可以獲得高時(shí)空分辨率的三維風(fēng)場數(shù)據(jù)，從而為天氣預(yù)報(bào)和預(yù)警提供支持。

2、現(xiàn)有的風(fēng)場反演方案都是基于固定設(shè)置的多普勒雷達(dá)，為了適應(yīng)其固定的監(jiān)測站點(diǎn)和更強(qiáng)的探測能力，氣象探測領(lǐng)域的多普勒雷達(dá)通常體積較大，這限制了其布設(shè)數(shù)量的增加。

3、采用小型化的測風(fēng)雷達(dá)對(duì)于風(fēng)場反演來說是一種比較良好的方案，但是小型化的測風(fēng)雷達(dá)之間通常采用無線通信連接，而無線通信連接在惡劣天氣中存在通信不穩(wěn)定的問題，導(dǎo)致可能無法穩(wěn)定獲得用于風(fēng)場反演的風(fēng)速數(shù)據(jù)，導(dǎo)致風(fēng)場反演數(shù)據(jù)出現(xiàn)空白點(diǎn)或中斷點(diǎn)，不利于輔助相關(guān)人員進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)和預(yù)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

2、本發(fā)明提供了一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演方法，包括如下步驟：

3、根據(jù)監(jiān)控區(qū)域的區(qū)域大小確定得出第一預(yù)測時(shí)長，根據(jù)所述監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的分布數(shù)據(jù)確定得出修正系數(shù)，使用所述修正系數(shù)將所述第一預(yù)測時(shí)長修正為第二預(yù)測時(shí)長；

4、獲取布設(shè)在所述監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的各小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的測風(fēng)數(shù)據(jù)，所述測風(fēng)數(shù)據(jù)包括風(fēng)速數(shù)據(jù)和風(fēng)向數(shù)據(jù)，使用cnn-lstm模型對(duì)各所述測風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)場反演，獲得與所述第二預(yù)測時(shí)長匹配的風(fēng)場演化數(shù)據(jù)；

5、將所述風(fēng)場演化數(shù)據(jù)輸出。

6、在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)監(jiān)控區(qū)域的區(qū)域大小確定第一預(yù)測時(shí)長，包括：

7、確定監(jiān)控區(qū)域與目標(biāo)觀測氣象的預(yù)測重合區(qū)域，計(jì)算所述預(yù)測重合區(qū)域與所述監(jiān)控區(qū)域的面積比；

8、根據(jù)所述目標(biāo)觀測氣象在相鄰監(jiān)控區(qū)域的觀測數(shù)據(jù)評(píng)估得出所述目標(biāo)觀測氣象的風(fēng)烈度評(píng)估值；

9、根據(jù)所述面積比、所述風(fēng)烈度評(píng)估值計(jì)算得出所述第一預(yù)測時(shí)長。

10、在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)所述面積比、所述風(fēng)烈度評(píng)估值計(jì)算得出所述第一預(yù)測時(shí)長，包括：

11、；

12、上式中，為所述第一預(yù)測時(shí)長，為與所述第一預(yù)測時(shí)長對(duì)應(yīng)的固定時(shí)長，該固定時(shí)長是歷史經(jīng)驗(yàn)值；為所述面積比，為所述風(fēng)烈度評(píng)估值；、為用于調(diào)整計(jì)算的常數(shù)值。

13、在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)所述監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的分布數(shù)據(jù)確定得出修正系數(shù)，包括：

14、確定所述監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的第一數(shù)量與全部測風(fēng)雷達(dá)的第二數(shù)量的比值，以及位于所述預(yù)測重合區(qū)域內(nèi)的小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的第三數(shù)量；

15、根據(jù)所述比值和所述第三數(shù)量計(jì)算得出所述修正系數(shù)。

16、在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)所述比值和所述第三數(shù)量計(jì)算得出所述修正系數(shù)，包括：

17、；

18、上式中，為所述修正系數(shù)，為所述比值，為所述第三數(shù)量，為用于調(diào)整計(jì)算的常數(shù)值，、為加權(quán)權(quán)重，且。

19、在一些實(shí)施例中，所述cnn-lstm模型通過如下方式進(jìn)行訓(xùn)練：

20、收集歷史觀測數(shù)據(jù)，每條所述歷史觀測數(shù)據(jù)包含符合所述固定時(shí)長的區(qū)域風(fēng)場數(shù)據(jù)組；

21、使用各所述區(qū)域風(fēng)場數(shù)據(jù)組對(duì)所述cnn-lstm模型進(jìn)行自監(jiān)督學(xué)習(xí)，獲得訓(xùn)練合格的所述cnn-lstm模型。

22、本發(fā)明還提供了一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一處理模塊、第二處理模塊、輸出模塊；

23、所述第一處理模塊，用于根據(jù)監(jiān)控區(qū)域的區(qū)域大小確定得出第一預(yù)測時(shí)長，根據(jù)所述監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的分布數(shù)據(jù)確定得出修正系數(shù)，使用所述修正系數(shù)將所述第一預(yù)測時(shí)長修正為第二預(yù)測時(shí)長；

24、所述第二處理模塊，用于獲取布設(shè)在所述監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的各小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的測風(fēng)數(shù)據(jù)，所述測風(fēng)數(shù)據(jù)包括風(fēng)速數(shù)據(jù)和風(fēng)向數(shù)據(jù)，使用cnn-lstm模型對(duì)各所述測風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)場反演，獲得與所述第二預(yù)測時(shí)長匹配的風(fēng)場演化數(shù)據(jù)；

25、所述輸出模塊，用于將所述風(fēng)場演化數(shù)據(jù)輸出。

26、本發(fā)明的有益效果在于：

27、1）本發(fā)明利用布設(shè)更便捷的小型化激光測風(fēng)雷達(dá)來測定監(jiān)控區(qū)域各處的風(fēng)速、風(fēng)向，有效克服了體積較大的常規(guī)氣象探測用多普勒雷達(dá)因體積較大而僅能設(shè)計(jì)為地基設(shè)備，難以進(jìn)行靈活布設(shè)的缺陷，有助于測得監(jiān)控區(qū)域內(nèi)更詳實(shí)、風(fēng)速的風(fēng)數(shù)據(jù)；

28、2）本發(fā)明綜合監(jiān)控區(qū)域的區(qū)域大小和監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的分布數(shù)據(jù)得出了最佳的預(yù)測時(shí)長，并據(jù)此進(jìn)行風(fēng)場的演化，使得獲得的風(fēng)場演化數(shù)據(jù)可以有效應(yīng)對(duì)小型化激光測風(fēng)雷達(dá)在惡劣天氣中無線通信不穩(wěn)定的缺陷。

技術(shù)特征：

1.一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演方法，其特征在于：根據(jù)監(jiān)控區(qū)域的區(qū)域大小確定第一預(yù)測時(shí)長，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演方法，其特征在于：根據(jù)所述面積比、所述風(fēng)烈度評(píng)估值計(jì)算得出所述第一預(yù)測時(shí)長，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演方法，其特征在于：根據(jù)所述監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的分布數(shù)據(jù)確定得出修正系數(shù)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演方法，其特征在于：根據(jù)所述比值和所述第三數(shù)量計(jì)算得出所述修正系數(shù)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演方法，其特征在于：所述cnn-lstm模型通過如下方式進(jìn)行訓(xùn)練：

7.一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括第一處理模塊、第二處理模塊、輸出模塊；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于風(fēng)場反演技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的風(fēng)場反演方法及系統(tǒng)。所述方法包括：根據(jù)監(jiān)控區(qū)域的區(qū)域大小確定得出第一預(yù)測時(shí)長，根據(jù)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的分布數(shù)據(jù)確定得出修正系數(shù)，使用修正系數(shù)將第一預(yù)測時(shí)長修正為第二預(yù)測時(shí)長；獲取布設(shè)在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的各小型化激光測風(fēng)雷達(dá)的測風(fēng)數(shù)據(jù)，使用CNN?LSTM模型對(duì)各測風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)場反演，獲得與第二預(yù)測時(shí)長匹配的風(fēng)場演化數(shù)據(jù)；將風(fēng)場演化數(shù)據(jù)輸出。本發(fā)明采用小型化激光測風(fēng)雷達(dá)進(jìn)行更靈活的測風(fēng)，并對(duì)惡劣氣象對(duì)測風(fēng)雷達(dá)的無線通信穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了考慮，提升了風(fēng)場演化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：任雍,羅雄,毛一江,何幸鍇,譚杰,李卓敏,吳千鵬,李揚(yáng)聰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川西物激光技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10