基于能量值加权的表面水流速度处理方法技术

本发明专利技术提供的基于能量值加权的表面水流速度处理方法，涉及雷达信号处理领域，包括：1将雷达固定设置，通过雷达对水面的各个测量点进行径向距离R、径向速度U与角度θ参数的测量，得出水面速度；2定义X轴平行于水面，Y轴垂直于水面且经过雷达中心；将水面测量点结果设置到X

【技术实现步骤摘要】
基于能量值加权的表面水流速度处理方法


[0001]本专利技术涉及雷达信号处理领域，尤其涉及基于能量值加权的表面水流速度处理方法。

技术介绍

[0002]精确测量输水设施水流流量，对于科学制定水资源分配、提高水资源利用率具有重要意义。明渠和管道作为水源输送的主要水利设施，可以使用雷达测量水流流速。如中国申请号为202011560093.5公开了一种水面测速雷达速度传感器，实现了测速雷达对水面的测速。
[0003]雷达通过向水面发射电磁波信号，并接收水面反射回来的电磁波信号，通过对接收信号的处理，获得每个水面测量点的距离、速度、角度、回波能量等测量结果，通过对雷达测量结果的处理计算，获得表面水流流速。
[0004]为了得出水面速度，雷达天线的波束宽度要覆盖较大的水面，更多的取样使得测出结构可以反应出更加真实的水面速度，但因此会测得很多的反射点的速度测量值；这些速度测量值的速度分布范围通常很广，无法直接使用。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供的基于能量值加权的表面水流速度处理方法，可以将雷达测得的若干水流速度进行处理，得出一个符合整体水面情况的水流速度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]本专利技术提供的基于能量值加权的表面水流速度处理方法，包括：S101：将雷达固定设置，雷达的安装高度为H；雷达的安装角度为φ；雷达对水面测量点测量后，测量结果包括雷达到水面测量点的径向距离R、径向速度U与角度θ；S102：定义X轴平行于水面，Y轴垂直于水面且经过雷达中心；将测量值中的径向距离与角度转换到X
‑
Y坐标系中；测量值在X
‑
Y坐标系中的X轴坐标为x，测量值在X
‑
Y坐标系中的Y轴坐标为y；利用测量值在X
‑
Y坐标系中的坐标筛选测量值；其中第m组(1≤m≤M)测量结果包含径向距离R
m
、径向速度U
m
与角度θ
m
，由此计算出水面速度S103：使用均匀划分的速度网格对水面速度V
m
的分布情况进行统计；出现次数最多的网格对应的速度为参考速度V
ref
；S104：选择接近参考速度V
ref
的所有水面速度V
m
，求出基于能量加权的水面速度V
power
，V
power
作为最终输出的表面水流流速。
[0008]本专利技术提供的基于能量值加权的表面水流速度处理方法，优选地，步骤S102中筛选测量值的具体方法为：测量值在X
‑
Y坐标系中的X轴坐标为x＝Rcos(φ+θ)，测量值在X
‑
Y坐标系中的Y轴坐标为y＝H
‑
Rsin(φ+θ)；定义雷达中线为垂直于雷达且经过雷达中心的直线；雷达中线与X轴的交点的X轴坐标记为α＝Hcot(φ)；选择同时满足以下要求的测量值：α
‑
x
left
≤x≤α+x
right
；
‑
y
low
≤y≤y
high
；其中x
left
、x
right
、y
low
、y
high
为非零的数。
[0009]本专利技术提供的基于能量值加权的表面水流速度处理方法，优选地，步骤S103得出参考速度V
ref
的具体操作方法为：先设定速度的统计范围；记最小值为V
min
；最大值为V
max
；速度网格的网格宽度为v；网格个数为其中round(
·
)表示四舍五入取整；由此将水面速度平均划分为K份；其中第k份(1≤k≤K)覆盖的速度范围从V
min
+(k
‑
1)
×
v到V
min
+k
×
v；数组Y含有K个元素；其中第k个(1≤k≤K)元素记为y(k)；y(k)的初值为0；用y(k)记录水面速度V
m
落在从V
min
+(k
‑
1)
×
v到V
min
+k
×
v之间范围内的次数；数组Y的最大值为y(ξ)；即Y的第ξ个元素y(ξ)为最大值；计算参考速度V
ref
＝V
min
+(ξ
‑
0.5)
×
v。
[0010]本专利技术提供的基于能量值加权的表面水流速度处理方法，优选地，步骤S104求出基于能量加权的水面速度V
power
具体操作方法为：w为速度关联门限，选择满足abs(V
m
‑
V
ref
)≤w的所有水面速度V
m
，设总共有N个测量值满足要求，其中第n组(1≤n≤N)测量值的水面速度为V
n
，能量为P
n
；基于能量加权的水面速度为V
power
，即有V
power
作为最终输出的表面水流流速。
[0011]上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
[0012]本专利技术解决了雷达对一片水域范围的速度测量值的速度分布范围很广，无法直接使用的问题；通过将雷达测得的若干水流速度进行处理，得出一个符合整体水面情况的水流速度。
附图说明
[0013]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。
[0014]图1是本专利技术实施例1提供的基于能量值加权的表面水流速度处理方法的雷达与水面测量点的位置关系图。
[0015]图2是本专利技术实施例1提供的基于能量值加权的表面水流速度处理方法的流程图。
具体实施方式
[0016]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，本专利技术所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。
[0017]应当理解的是，当在本说明书中如使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0018]如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操
作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0019]如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能量值加权的表面水流速度处理方法，其特征在于，包括如下步骤：S101：将雷达固定设置，雷达的安装高度为H；雷达的安装角度为φ；雷达对水面测量点测量后，测量结果包括雷达到水面测量点的径向距离R、径向速度U与角度θ；S102：定义X轴平行于水面，Y轴垂直于水面且经过雷达中心；将测量值中的径向距离与角度转换到X
‑
Y坐标系中；测量值在X
‑
Y坐标系中的X轴坐标为x，测量值在X
‑
Y坐标系中的Y轴坐标为y；利用测量值在X
‑
Y坐标系中的坐标筛选测量值；其中第m组(1≤m≤M)测量结果包含径向距离R
m
、径向速度U
m
与角度θ
m
，由此计算出水面速度S103：使用均匀划分的速度网格对水面速度V
m
的分布情况进行统计；出现次数最多的网格对应的速度为参考速度V
ref
；S104：选择接近参考速度V
ref
的所有水面速度V
m
，求出基于能量加权的水面速度V
power
，V
power
作为最终输出的表面水流流速。2.如权利要求1所述的基于能量值加权的表面水流速度处理方法，其特征在于，步骤S102中筛选测量值的具体方法为：测量值在X
‑
Y坐标系中的X轴坐标为x＝Rcos(φ+θ)，测量值在X
‑
Y坐标系中的Y轴坐标为y＝H
‑
Rsin(φ+θ)；定义雷达中线为垂直于雷达且经过雷达中心的直线；雷达中线与X轴的交点的X轴坐标记为α＝Hcot(φ)；选择同时满足以下要求的测量值：α
‑
x
left
≤x≤α+x
right
；
‑
y
low
≤y≤y
high
；其中x
left
、x
right
...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈震，
申请(专利权)人：无锡睿尔特智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：