利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2025105802793
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种双波束多普勒雷达风场遥感仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:根据中心极限定理,基于蒙特卡洛仿真算法,针对前向和后向双波束雷达系统,建立服从高斯分布的归一化雷达后向散射系数和多普勒频移的雷达观测数据模拟模型;

S2:利用所述数据模拟模型,针对给定风矢量,生成包含前向波束雷达散射系数、后向波束雷达散射系数、前向波束多普勒频移和后向波束多普勒频移的合成观测数据集;

S3:将海面10m高度处的风速和相对风向转换为直角坐标的正东和正北风矢量分量,基于CMOD5.N模型计算归一化雷达后向散射系数的理论值,基于DopRIM模型计算多普勒频移的理论值;

S4:构建包含四项观测数据的代价函数,通过匹配所述代价函数中平方和最小值对应的风矢量,将步骤S2生成的观测数据集代入风矢量反演算法,获得海面10m高度处的风速和相对风向解;

S5:对比给定风矢量与反演风矢量的偏差和均方根误差,评估反演精度随风速、相对风向、入射角及天线夹角的变化情况。

2.根据权利要求1所述的一种双波束多普勒雷达风场遥感仿真方法,其特征在于,步骤S1中蒙特卡洛仿真算法通过调整平均值、标准差和样本数,生成服从高斯分布的雷达后向散射系数和多普勒频移观测参数。

3.根据权利要求2所述的一种双波束多普勒雷达风场遥感仿真方法,其特征在于,步骤S2中,合成观测数据集的前向和后向波束归一化雷达后向散射系数的标准差为1dB,多普勒频移的标准差为8Hz。

4.根据权利要求1所述的一种双波束多普勒雷达风场遥感仿真方法,其特征在于,步骤S3中,风速和相对风向的转换基于极坐标系到直角坐标系的转换,且CMOD5.N和DopRIM模型分别用于计算不同风场条件下的理论后向散射系数和多普勒频移。

5.根据权利要求1所述的一种双波束多普勒雷达风场遥感仿真方法,其特征在于,步骤S4中,代价函数的形式为:;

其中, 、 、 、 分别表示前向波束的后向散射系数、后向波束的后向散射系数、前向波束的多普勒频移、后向波束的多普勒频移项的代价函数, 、 分别代表前向、后向天线测量的雷达散射系数,下标m表示对应的地球物理模式函数在不同风矢量下计算得到的后向散射系数估计值, 、 分别为前向、后向雷达天线测量的多普勒频移,下标m表示利用DopRIM模型估算的不同风矢量下的多普勒频移,u、v分别为风矢量的正东、正北分量, 为雷达后向散射系数的标准差,设为 , 为对应方向天线测量的雷达后向散射系数; 为多普勒频移标准差,设 。

6.根据权利要求1所述的一种双波束多普勒雷达风场遥感仿真方法,其特征在于,步骤S4中,建立覆盖全风向的二维风矢量网格,网格范围:横纵坐标范围的均为‑20m/s到20m/s,间隔为0.2m/s建立覆盖全风向的二维速度风量网格,通过遍历网格内所有风矢量求解代价函数最小值对应的解。

7.根据权利要求1所述的一种双波束多普勒雷达风场遥感仿真方法,其特征在于,步骤S4中,将代价函数中获得的由沿正东和正北方向风矢量速度分量解转换为海面10m高度处风速和相对风向。

8.根据权利要求1所述的一种双波束多普勒雷达风场遥感仿真方法,其特征在于,步骤S5中,精度评估的偏差和均方根误差计算公式为:;

其中, 是通过代价函数反演算法得到的风矢量解,y是风矢量真实值,N是观测数据的样本数;Bias是偏差,RMSE是均方根误差。

9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1‑8任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1‑8任一项所述方法的步骤。