[发明专利]风流感测系统和用于确定风流的速度场的方法

权利要求书

1.一种风流感测系统，该风流感测系统用于从在每个海拔高度处的径向速度的测量结果的集合来确定在一组不同海拔高度处的风流的速度场，该风流感测系统包括：

输入接口，该输入接口接受针对每个所述海拔高度的在视线点处的径向速度的所述测量结果的集合；

处理器，该处理器被配置为：

通过使用使误差的加权组合的成本函数最小化的操作参数来模拟所述风流的计算流体动力学CFD，确定在每个所述海拔高度处的所述速度场的第一近似值，其中，每个误差对应于所述海拔高度之一，并且包括在相应海拔高度处在测量点处的测量速度与通过所述CFD针对所述相应海拔高度利用所述操作参数的当前值所模拟的所述测量点处的模拟视线速度之间的差，其中，所述误差包括对应于第一海拔高度的第一误差和对应于第二海拔高度的第二误差，其中，在所述误差的加权组合中的所述第一误差的权重不同于在所述误差的加权组合中的所述第二误差的权重；

从每个所述海拔高度处的所述速度场的所述第一近似值，确定在每个所述海拔高度处的垂直速度的水平导数；以及

使用每个所述海拔高度的速度场、所述径向速度的测量结果在三维轴上的投影、以及相应速度场的所述垂直速度的水平导数之间的几何关系，确定每个所述海拔高度处的所述速度场的第二近似值；以及

输出接口，该输出接口呈现所述风流的速度场的所述第二近似值。

2.根据权利要求1所述的感测系统，其中，在所述误差的加权组合中的每个误差的权重是所述相应海拔高度的值的递增函数。

3.根据权利要求1所述的感测系统，其中，所述处理器通过执行一组迭代直到满足终止条件来确定所述速度场的所述第一近似值，其中，对于每次迭代，所述处理器被配置为：

利用所述操作参数的当前值执行所述风流的CFD的模拟，以减小所述成本函数的值；

确定使用利用所述操作参数的当前值进行的所述CFD所确定的所述成本函数的值对所述操作参数的值的变化的灵敏度；以及

根据所确定的灵敏度更新所述操作参数。

4.根据权利要求3所述的感测系统，

其中，所述处理器通过利用所述操作参数的当前值来求解定义所述风流的Navier-Stokes方程式，来执行所述CFD的模拟；

其中，所述处理器基于使用直接伴随循环的所述CFD的伴随模型来确定所述成本函数的值的灵敏度；

其中，所述处理器在所述灵敏度的最大下降方向上更新所述操作参数的当前值。

5.根据权利要求3所述的感测系统，其中，所述径向速度的所述测量结果是由基于地面的激光雷达在圆锥上测量的，其中，所述操作参数包括地形粗糙度、流入速度、流入湍流强度和大气稳定性条件，其中，所述CFD使用在所述激光雷达的基于地面的位置处的地形的形状。

6.根据权利要求3所述的感测系统，其中，所述操作参数是基于所述操作参数对所述垂直速度的水平导数的值的变化的灵敏度而选择的。

7.根据权利要求1所述的感测系统，其中，为了确定所述速度场的所述第二近似值，所述处理器被配置为：

针对每个所述海拔高度，确定在所述速度场的均匀速度假设下的有偏差速度场；以及

使用每个所述海拔高度的所述垂直速度的水平导数，去除相应海拔高度的所述有偏差速度场的所述均匀速度假设的偏差。

8.根据权利要求1所述的感测系统，其中，通过求解雷诺平均的Navier-Stokes RANS方程式来执行所述风流的CFD的模拟。

9.根据权利要求8所述的感测系统，其中，使用利用包括每个所述海拔高度的所述垂直速度的水平导数的特征向量的场反转和机器学习FIML，来确定所述RANS方程式的内部操作参数。