风场探测数据融合方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及数据处理技术领域，具体涉及一种风场探测数据融合方法、装置及电子设备。其中，方法包括：确定每一个风廓线雷达不同探测模式的第一拼接高度集合；确定具有不同探测范围的多个风廓线雷达之间的第二拼接高度集合；获取多个风廓线雷达在同一风场的探测数据；选择第一拼接高度，对每一个风廓线雷达不同探测模式的探测数据进行拼接融合；选择第二拼接高度，对不同探测范围的风廓线雷达的探测数据进行拼接融合。本发明专利技术通过确定风廓线雷达不同探测模式和不同风廓线雷达的拼接高度，对每一个风廓线雷达不同探测模式的探测数据以及不同探测范围的风廓线雷达的探测数据进行拼接融合，相对于人工融合，融合效果佳且拼接数据不容易发生突变。

【技术实现步骤摘要】
风场探测数据融合方法、装置及电子设备
本专利技术涉及数据处理
，具体涉及一种风场探测数据融合方法、装置及电子设备。
技术介绍
风廓线雷达是一种以湍流为示踪物的大气遥感设备，受测风原理的限制，传统的风廓线雷达无法提供近地面约100米以下的精准大气风场，因此，一个完整的测风系统常在地面站或风塔上配备风速风向传感器，与风廓线协同完成测风。如何行之有效的将风速风向传感器数据融入并校准风廓线雷达数据，目前没有明确的方法。为了兼顾高度分辨率和最大探测威力，一个风廓线雷达常采用多模式探测，雷达以低模式进行探测可以获得较精细的高度分辨率但最大探测威力较小，雷达采用高模式探测可以获得较大的最大探测威力但高度分辨率较粗糙，此外有些风廓线雷达还设计有中模式探测，其高度分辨率和最大探测威力介于低模式探测和高模式探测之间。不同模式的探测数据在高度上有交叉，目前主要是主观的人为设定如何进行模式拼接，没有明确的优选拼接方法，从而造成在拼接高度附近数据可能发生突变。为了探测不同高度的大气风场，常采用两个或以上针对不同探测范围的风廓线雷达进行组网探测，比如用探测威力可达3～5公里的边界层风廓线雷达和探测威力可达8～12公里的对流层风廓线雷达联合探测。不同雷达的数据在高度上有交叉，对于如何进行数据融合，目前也主要靠主观的人为设定，使得数据融合效果不佳，拼接高度附近的数据没有平滑过渡的过程，容易发生突变。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种风场探测数据融合方法、装置及电子设备，以解决现有技术中探测的风场数据主要依靠人工设定融合，融合效果不佳的问题。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种风场探测数据融合方法，包括：确定每一个风廓线雷达不同探测模式的第一拼接高度集合；其中，所述每一个风廓线雷达具有多个探测模式，所述第一拼接高度集合包括对同一风廓线雷达不同探测模式的探测数据进行拼接的拼接高度；确定具有不同探测范围的多个风廓线雷达之间的第二拼接高度集合；其中，所述第二拼接高度集合包括对不同探测范围的多个风廓线雷达的探测数据进行拼接的拼接高度；获取所述多个风廓线雷达在同一风场的探测数据；从所述第一拼接高度集合中选择对应的第一拼接高度，对每一个风廓线雷达不同探测模式的探测数据进行拼接融合，拼接融合后的探测数据以对应的第一拼接高度处的探测数据为边界点；从所述第二拼接集合中选择对应的第二拼接高度，对不同探测范围的风廓线雷达的探测数据进行拼接融合，拼接融合后的探测数据以对应的第二拼接高度处的探测数据为边界点，得到所述多个风廓线雷达的从最小探测高度到最大探测高度的风场探测数据。本专利技术实施例提供的风场探测数据融合方法，通过确定每一个风廓线雷达不同探测模式的第一拼接高度集合，以及具有不同探测范围的多个风廓线雷达之间的第二拼接高度集合，并从所述第一拼接高度集合和所述第二拼接高度集合中选择对所述每一个风廓线雷达不同探测模式的探测数据进行拼接融合的第一拼接高度以及对所述具有不同探测范围的多个风廓线雷达的探测数据进行拼接融合的第二拼接高度，以得到所述多个风廓线雷达的从最小探测高度至最大探测高度的风场探测数据，客观地将不同探测模式、不同探测范围的风廓线雷达对同一风场的探测数据进行融合，避免了人为主观设定拼接高度的随意性和不确定性。结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述方法还包括：获取风速风向传感器的探测数据；对所述风速风向传感器的探测数据进行预处理；利用探测高度最低的风廓线雷达的探测数据对预处理后的探测数据进行线性插值，并对所述探测高度最低的风廓线雷达的探测数据进行融合校准，得到所述风速风向传感器的探测数据与所述探测高度最低的风廓线雷达的探测数据融合后的探测数据。本专利技术实施例提供的风场探测数据融合方法，将所述风速风向传感器的探测数据与所述探测高度最低的风廓线雷达的探测数据融合后的探测数据。在对同一风场进行探测时，由于风廓线雷达最低探测高度上的限制，无法测得地面的数据，所以一般采用风速风向传感器与风廓线雷达联合，以得到所述风场从地面至风廓线雷达最高探测高度的整体探测数据，弥补了风廓线雷达低空探测性能低的缺陷。结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述确定每一个风廓线雷达不同探测模式的第一拼接高度集合，包括：获取每个风廓线雷达的每一个探测模式的每一个高度层的数据获取率，所述每个风廓线雷达具有n个探测模式，n大于1；选择第i个探测模式与第i+1个探测模式共有的探测范围内所述数据获取率高于门限η1的高度集合Ai；所述i取1至n-1；计算所述高度集合Ai中每个高度层的测风误差，所述测风误差为所述第i个探测模式的探测数据与第i+1个探测模式的探测数据的平均误差和标准偏差的平方和；选择所述测风误差最小的M个高度层中最大高度hi；所述i的值加1，返回执行选择第i个探测模式与第i+1个探测模式共有的探测范围内所述数据获取率高于门限η1的高度集合Ai的步骤，直到得到h1,…,hn-1，构成所述第一拼接高度集合。本专利技术实施例提供的风场数据融合方法，通过误差分析确定的拼接高度是对每一个风廓线雷达不同探测模式下，测风性能的客观评价，相较于传统的人为主观设定，更能反映所述风廓线雷达在同一风场下、不同探测模式的最优拼接高度，避免同一风廓线雷达的不同探测模式的数据融合后发生突变；而且，所述选择所述测风误差最小的M个高度层中最大高度hi，使得高度分辨率更高的探测模式能够在更广的探测高度范围内提供有效的探测数据。结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述确定具有不同探测范围的多个风廓线雷达之间的第二拼接高度集合，包括：按最大探测高度由小到大的顺序排列所述多个风廓线雷达，选择第j个风廓线雷达的最大探测高度的一半记为Hj1和第j+1个风廓线雷达的最大探测高度的一半记为Hj2，组成所述第j个风廓线雷达和所述第j+1个风廓线雷达的拼接高度范围[Hj1,Hj2]，j取1至m-1，m为所述风廓线雷达的总数；根据历史数据，统计所述第j个风廓线雷达和所述第j+1个风廓线雷达共有的探测高范围内数据获取率高于门限η2的高度集合Bj；计算所述高度集合Bj中每个高度层的测风误差；其中，所述测风误差为所述第j个风廓线雷达探测与第j+1个风廓线雷达探测的水平风速的平均误差和标准偏差的平方和以及水平风向的标准偏差；选择所述测风误差最小的N个高度层中最大高度Hj；所述j的值加1，返回执行选择第j个风廓线雷达的最大探测高度的一半记为Hj1和第j+1个风廓线雷达的最大探测高度的一半记为Hj2，组成所述第j个风廓线雷达和所述第j+1个风廓线雷达的拼接高度范围[Hj1,Hj2]的步骤，直到得到H1,…,Hm-1，构成所述第二拼接高度集合。本专利技术实施例提供的风场数据融合方法，通过测风误差选择出来的拼接高度，同时让水平风速误差和水平风向误差达到最优，充分利用了探测高度最小的风廓线雷达的高空间分辨率，并且，选取标准偏差的平方和作为所述水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风场探测数据融合方法，其特征在于，包括：/n确定每一个风廓线雷达不同探测模式的第一拼接高度集合；其中，所述每一个风廓线雷达具有多个探测模式，所述第一拼接高度集合包括对同一风廓线雷达不同探测模式的探测数据进行拼接的拼接高度；/n确定具有不同探测范围的多个风廓线雷达之间的第二拼接高度集合；其中，所述第二拼接高度集合包括对不同探测范围的多个风廓线雷达的探测数据进行拼接的拼接高度；/n获取所述多个风廓线雷达在同一风场的探测数据；/n从所述第一拼接高度集合中选择对应的第一拼接高度，对每一个风廓线雷达不同探测模式的探测数据进行拼接融合，拼接融合后的探测数据以对应的第一拼接高度处的探测数据为边界点；/n从所述第二拼接集合中选择对应的第二拼接高度，对不同探测范围的风廓线雷达的探测数据进行拼接融合，拼接融合后的探测数据以对应的第二拼接高度处的探测数据为边界点，得到所述多个风廓线雷达的从最小探测高度到最大探测高度的风场探测数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种风场探测数据融合方法，其特征在于，包括：
确定每一个风廓线雷达不同探测模式的第一拼接高度集合；其中，所述每一个风廓线雷达具有多个探测模式，所述第一拼接高度集合包括对同一风廓线雷达不同探测模式的探测数据进行拼接的拼接高度；
确定具有不同探测范围的多个风廓线雷达之间的第二拼接高度集合；其中，所述第二拼接高度集合包括对不同探测范围的多个风廓线雷达的探测数据进行拼接的拼接高度；
获取所述多个风廓线雷达在同一风场的探测数据；
从所述第一拼接高度集合中选择对应的第一拼接高度，对每一个风廓线雷达不同探测模式的探测数据进行拼接融合，拼接融合后的探测数据以对应的第一拼接高度处的探测数据为边界点；
从所述第二拼接集合中选择对应的第二拼接高度，对不同探测范围的风廓线雷达的探测数据进行拼接融合，拼接融合后的探测数据以对应的第二拼接高度处的探测数据为边界点，得到所述多个风廓线雷达的从最小探测高度到最大探测高度的风场探测数据。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取风速风向传感器的探测数据；
对所述风速风向传感器的探测数据进行预处理；
利用探测高度最低的风廓线雷达的探测数据对预处理后的探测数据进行线性插值，并对所述探测高度最低的风廓线雷达的探测数据进行融合校准，得到所述风速风向传感器的探测数据与所述探测高度最低的风廓线雷达的探测数据融合后的探测数据。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定每一个风廓线雷达不同探测模式的第一拼接高度集合，包括：
获取每个风廓线雷达的每一个探测模式的每一个高度层的数据获取率，所述每个风廓线雷达具有n个探测模式，n大于1；
选择第i个探测模式与第i+1个探测模式共有的探测范围内所述数据获取率高于门限η1的高度集合Ai；所述i取1至n-1；
计算所述高度集合Ai中每个高度层的测风误差，所述测风误差为所述第i个探测模式的探测数据与第i+1个探测模式的探测数据的平均误差和标准偏差的平方和；
选择所述测风误差最小的M个高度层中最大高度hi；
所述i的值加1，返回执行选择第i个探测模式与第i+1个探测模式共有的探测范围内所述数据获取率高于门限η1的高度集合Ai的步骤，直到得到h1,…,hn-1，构成所述第一拼接高度集合。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定具有不同探测范围的多个风廓线雷达之间的第二拼接高度集合，包括：
按最大探测高度由小到大的顺序排列所述多个风廓线雷达，选择第j个风廓线雷达的最大探测高度的一半记为Hj1和第j+1个风廓线雷达的最大探测高度的一半记为Hj2，组成所述第j个风廓线雷达和所述第j+1个风廓线雷达的拼接高度范围[Hj1,Hj2]，j取1至m-1，m为所述风廓线雷达的总数；
根据历史数据，统计所述第j个风廓线雷达和所述第j+1个风廓线雷达共有的探测高范围内数据获取率高于门限η2的高度集合Bj；
计算所述高度集合Bj中每个高度层的测风误差；其中，所述测风误差为所述第j个风廓线雷达探测与第j+1个风廓线雷达探测的水平风速的平均误差和标准偏差的平方和以及水平风向的标准偏差；
选择所述测风误差最小的N个高度层中最大高度Hj；
所述j的值加1，返回执行选择第j个风廓线雷达的最大探测高度的一半记为Hj1和第j+1个风廓线雷达的最大探测高度的一半记为Hj2，组成所述第j个风廓线雷达和所述第j+1个风廓线雷达的拼接高度范围[Hj1,Hj2]的步骤，直到得到H1,…,H...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑秀明，聂杨，王志锐，夏一凡，陈华彬，
申请(专利权)人：航天新气象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32