1.基于测风激光雷达和图像处理的二维风场反演方法,其特征在于,包括:获取测风激光雷达平滑后的径向风速数据;
利用速度‑方位角处理方法根据平滑后的径向风速数据反演出二维风场;
根据测风激光雷达在当前观测方位角的相邻两个方位角观测到的径向风速构建二维风速失真判据;
根据二维风速失真判据,基于二维风场对当前观测方位角的径向风速进行修正,得到修正后的二维风速;
根据修正后的二维风速构建第一伪彩图,并利用图像识别算法处理第一伪彩图得到失真区域修正后的风场结构分量,包括:根据修正后的二维风速绘制第一伪彩图图像;
利用相对总变分法对第一伪彩图图像进行处理,得到失真区域修正后的第一风场结构分量图像;
根据失真区域修正后的第一风场结构分量图像的色彩和风速之间的映射关系和像素点的颜色值,反推得到失真区域修正后的风场结构分量;
根据平滑后的径向风速数据构建第二伪彩图,并利用图像识别算法处理第二伪彩图得到径向风场的结构分量,包括:根据平滑后的径向风速数据绘制第二伪彩图图像;
利用相对总变分法对第二伪彩图图像进行处理,得到失真区域修正后的第二风场结构分量图像;
根据失真区域修正后的第二风场结构分量图像的色彩和风速之间的映射关系和像素点的颜色值,反推得到径向风场的结构分量;
利用平滑后的径向风速数据减去径向风场的结构分量得到径向风场的纹理分量;
利用速度‑方位角处理方法将径向风场的纹理分量转化为二维风场的纹理分量;
将二维风场的纹理分量和失真区域修正后的风场结构分量相加得到重建后的风场数据。
2.根据权利要求1所述的基于测风激光雷达和图像处理的二维风场反演方法,其特征在于,利用速度‑方位角处理方法根据平滑后的径向风速数据反演出二维风场,包括:根据平滑后的径向风速数据、测风激光雷达在当前观测方位角的相邻两个方位角的径向风速以及相邻两个方位角的间隔,计算测风激光雷达在当前观测方位角下二维风场和径向观测的夹角和二维风向;
根据测风激光雷达在当前观测方位角的相邻两个方位角的径向风速、相邻两个方位角的间隔和二维风场和径向观测的夹角,计算测风激光雷达在当前观测方位角下的二维风速;
根据测风激光雷达在当前观测方位角下二维风场和径向观测的夹角、二维风向以及二维风速进行反演,得到二维风场;
其中,所述测风激光雷达在当前观测方位角下二维风场和径向观测的夹角的计算公式表示为:;
式中, 表示测风激光雷达在当前观测方位角下二维风场和径向观测的夹角 的正弦值, 表示测风激光雷达在当前观测方位角的上一个相邻的方位角 观测的径向风速,表示测风激光雷达在当前观测方位角的下一个相邻的方位角 观测的径向风速,表示测风激光雷达在当前观测方位角的相邻两个方位角的间隔 的余切值;
所述测风激光雷达在当前观测方位角下的二维风速的计算表达式表示为:;
式中, 表示测风激光雷达在当前观测方位角下的二维风速, 表示正弦函数,表示余弦函数。
3.根据权利要求1所述的基于测风激光雷达和图像处理的二维风场反演方法,其特征在于,所述根据二维风速失真判据,基于二维风场对当前观测方位角的径向风速进行修正,得到修正后的二维风速,包括:若二维风速失真判据超过径向风速阈值,基于二维风场对当前观测方位角超过径向风速阈值的二维风速进行修正,得到修正后的二维风速;
其中,所述二维风速失真判据表示为:
;
式中, 表示测风激光雷达在当前观测方位角的上一个相邻的方位角 观测的径向风速, 表示测风激光雷达在当前观测方位角的下一个相邻的方位角 观测的径向风速,表示局部区域径向风速突变,表示径向风速阈值。
4.根据权利要求3所述的基于测风激光雷达和图像处理的二维风场反演方法,其特征在于,所述修正后的二维风速表示为:;
式中, 表示修正后的二维风速, 表示测风激光雷达在当前观测方位角下的二维风速, 表示权重系数。
5.根据权利要求4所述的基于测风激光雷达和图像处理的二维风场反演方法,其特征在于,所述权重系数 表示为:;
式中,表示常数, 。
6.根据权利要求1所述的基于测风激光雷达和图像处理的二维风场反演方法,其特征在于,所述图像识别算法包括相对总变分法。
7.根据权利要求1所述的基于测风激光雷达和图像处理的二维风场反演方法,其特征在于,利用速度‑方位角处理方法将径向风场的纹理分量转化为二维风场的纹理分量,包括:根据径向风场的纹理分量、测风激光雷达在当前观测方位角的相邻两个方位角的径向风速以及相邻两个方位角的间隔,计算测风激光雷达在当前观测方位角下二维风场和径向观测的夹角和二维风向;
根据测风激光雷达在当前观测方位角的相邻两个方位角的径向风速、相邻两个方位角的间隔和二维风场和径向观测的夹角,计算测风激光雷达在当前观测方位角下的二维风速;
根据测风激光雷达在当前观测方位角下二维风场和径向观测的夹角、二维风向以及二维风速进行反演,得到二维风场的纹理分量。
8.基于测风激光雷达和图像处理的二维风场反演系统,其特征在于,包括:径向风速数据获取模块,用于获取测风激光雷达平滑后的径向风速数据;
二维风场反演模块,用于利用速度‑方位角处理方法根据平滑后的径向风速数据反演出二维风场;
失真判据构建模块,用于根据测风激光雷达在当前观测方位角的相邻两个方位角观测到的径向风速构建二维风速失真判据;
径向风速失真修正模块,用于根据二维风速失真判据,基于二维风场对当前观测方位角的径向风速进行修正,得到修正后的二维风速;
失真区域结构分量提取模块,用于根据修正后的二维风速构建第一伪彩图,并利用图像识别算法处理第一伪彩图得到失真区域修正后的风场结构分量,包括:根据修正后的二维风速绘制第一伪彩图图像;
利用相对总变分法对第一伪彩图图像进行处理,得到失真区域修正后的第一风场结构分量图像;
根据失真区域修正后的第一风场结构分量图像的色彩和风速之间的映射关系和像素点的颜色值,反推得到失真区域修正后的风场结构分量;
径向风场结构分量提取模块,用于根据平滑后的径向风速数据构建第二伪彩图,并利用图像识别算法处理第二伪彩图得到径向风场的结构分量,包括:根据平滑后的径向风速数据绘制第二伪彩图图像;
利用相对总变分法对第二伪彩图图像进行处理,得到失真区域修正后的第二风场结构分量图像;
根据失真区域修正后的第二风场结构分量图像的色彩和风速之间的映射关系和像素点的颜色值,反推得到径向风场的结构分量;
径向风场纹理分量分离模块,用于利用平滑后的径向风速数据减去径向风场的结构分量得到径向风场的纹理分量;
纹理分量二维转化模块,用于利用速度‑方位角处理方法将径向风场的纹理分量转化为二维风场的纹理分量;
风场数据重建模块,用于将二维风场的纹理分量和失真区域修正后的风场结构分量相加得到重建后的风场数据。