[发明专利]一种基于风廓线雷达组网的三维风场反演方法

说明书

本发明涉及一种基于风廓线雷达组网的三维风场反演方法，该方法包括：步骤1，搭建多部风廓线雷达并进行组网；步骤2，组网中的各部风廓线雷达采集接收回波信号，并将收集到的回波信号进行数据处理得到气流速度矢量；步骤3，将所述步骤2中的气流速度矢量用插值的计算方法来进行三维空间内各点的计算。本发明通过三维风场的反演方法来解决目前现有技术的问题，气流的速度矢量的空间尺度小，精度高。可以用于小尺度的风切变的探测，或者结合其他气象要素进行小尺度数值天气预报。对垂直方向的风切变进行探测预警，提高了对下击暴流、阵风峰等天气的预警能力。

技术领域

本发明涉及一种三维空间内各点的气流速度矢量的计算(反演)方法；具体指多部风廓线雷达组网探测时，通过融合各雷达测量数据，利用插值法计算(反演)非雷达所在位置的气流速度矢量，是一种基于风廓线雷达组网的三维风场方法。

背景技术

目前，大、中尺度风场信息主要通过将静止卫星、极轨卫星、天气雷达、风廓线雷达、无线电测风仪、民航传感器等多种设备的探测数据融入数值天气预报模型(NWP)得到，小尺度风场信息主要通过低空风切变预警系统(LLWAS)收集。NWP提供的风场通常结合其它气象要素，用于恶劣天气监测预报；空间尺度较大，反映某地区的平均风场情况，难以探测小尺度湍流、风切变等现象。LLWAS基于地面风传感器网络，用于机场风切变预警，不能提供不同高度的风场信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有设备不能够同时兼顾较小的空间探尺度和不同的探测高度，同时无法探测到除雷达上方以外其他的空间点的风场信息。提供一种基于风廓线雷达组网的三维风场反演方法，用于解决上述的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于风廓线雷达组网的三维风场反演方法，该方法的步骤包括：

步骤1，搭建多部(至少四部)风廓线雷达并进行组网；

步骤2，组网中的各部风廓线雷达接收回波信号，并将收集到的回波信号进行数据处理得到气流速度矢量；

步骤3，将所述步骤2中的气流速度矢量用插值的计算方法来进行三维空间内各点的计算。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述步骤1中，搭建多部风廓线雷达并进行组网的具体方法为：组网中至少包含四部距离门数量相同(各雷达的中波束的采样点数量相同)的风廓线雷达。

进一步地，所述步骤1中，搭建多部风廓线雷达并进行组网，其中至少一部雷达与其它雷达在高度上存在大于20m、小于50m的间距。

进一步地，所述步骤1中，搭建多部风廓线雷达并进行组网，任意三部雷达的布设位置不共线，且组网中的任意四部雷达构成凸四边形，该四边形涵盖探测范围的全境。

进一步地，所述步骤2中，其步骤包括：

步骤21，组网中所有雷达的相同指向的波束同时探测、同时切换；若各雷达间距在5km以下，则同步波束控制是通过利用自检信号接小天线发射同步信号来实现，或利用有线/无线线路传输同步信号实现；

步骤22，组网中的各部风廓线雷达接收回波后经数据处理得到各自本机上方不同距离门的气流速度矢量。

采用上述进一步方案的有益效果是：为步骤3插值提供输入参数，单部雷达测得的本机上方的气流速度矢量经过步骤3得到非雷达所在地点的气流速度矢量。

进一步地，所述步骤3，该插值的计算方法为：