岸基超高频雷达风向反演方法及系统

技术特征：
1.一种岸基超高频雷达风向反演方法，其特征在于：利用修正的超高频雷达回波多普勒谱质心进行反演，反演实现过程包括计算超高频雷达回波多普勒谱，计算多普勒谱质心，在多普勒谱上寻找正频率一阶布拉格峰和负频率一阶布拉格峰，计算修正的多普勒谱质心；根据选择的波浪方向扩展函数建立修正的多普勒谱质心与风向的函数关系，根据修正的多普勒谱质心值估计风向，消除风向模糊。2.根据权利要求1所述岸基超高频雷达风向反演方法，其特征在于：所述多普勒谱质心的定义如下，其中，g()表示回波多普勒谱，ω表示角频率。3.根据权利要求1或2所述岸基超高频雷达风向反演方法，，其特征在于：所述计算超高频雷达回波多普勒谱的实现方式包括，对雷达回波进行距离元分离，接收通道校准，形成回波信号的数字波束，计算不同距离元、不同方位的回波合成信号的多普勒谱。4.根据权利要求1或2所述岸基超高频雷达风向反演方法，，其特征在于：在多普勒谱上寻找正频率一阶布拉格峰和负频率一阶布拉格峰的实现方式如下，(1)设定测量海域最大流速值，根据最大流速值确定多普勒谱上正频率一阶布拉格峰和负频率一阶布拉格峰的分布范围(2)在正频率一阶布拉格峰分布范围内搜寻功率和突出度均超过指定阈值的谱峰，并按照功率由大到小的顺序排列，其频率值记为ω
p1
，ω
p2
，ω
p3
，
……
；；在负频率一阶布拉格峰分布范围内同样处理，得到的谱峰频率值记为ω
n1
，ω
n2
，ω
n3
，
……
；(3)如果在正频率和负频率一阶布拉格峰分布范围内搜寻到的谱峰数量均不为零，则分别从两个分布范围内选出一个谱峰组成谱峰对，计算频率差，在计算所有谱峰对的频率差后，记为ω
p1-ω
n1
，ω
p1-ω
n2
，ω
p2-ω
n1
，ω
p2-ω
n2
，......；如果频率差超过设置的相应门限，则舍弃此谱峰对；如果最后剩下的谱峰对数量不为零，则从中选择平均功率最大的谱峰对，对应的谱峰作为正频率一阶布拉格峰和负频率一阶布拉格峰；如果剩下的谱峰对数量为零，则认为无法找到此多普勒谱的正频率一阶布拉格峰和负频率一阶布拉格峰；如果仅在正频率一阶布拉格峰分布范围内搜寻到的谱峰数量不为零，则将功率最大的谱峰作为正频率一阶布拉格峰，同时认为无法找到此多普勒谱的负频率一阶布拉格峰；如果仅在负频率一阶布拉格峰分布范围内搜寻到的谱峰数量不为零，则将功率最大的谱峰作为负频率一阶布拉格峰，同时认为无法找到此多普勒谱的正频率一阶布拉格峰。(4)去除异常的一阶布拉格峰。5.根据权利要求1或2所述岸基超高频雷达风向反演方法，，其特征在于：所述去除异常的一阶布拉格峰，实现如下，对于某一个距离元的正频率一阶布拉格峰，计算与之相邻的多个距离元的正频率一阶布拉格峰的频率均值，如果此距离元的正频率一阶布拉格峰的频率与均值相差过大，则认为此距离元的正频率一阶布拉格峰为异常值，从后续计算中去除；
对于某一个距离元的负频率一阶布拉格峰，计算与之相邻的多个距离元的负频率一阶布拉格峰的频率均值，如果此距离元的负频率一阶布拉格峰的频率与均值相差过大，则认为此距离元的负频率一阶布拉格峰为异常值，从后续计算中去除。6.根据权利要求2所述岸基超高频雷达风向反演方法，其特征在于：计算修正的多普勒谱质心mdsc，实现方式如下，如果正负频率一阶布拉格峰均被找到，则根据下式计算mdsc，如果负频率一阶布拉格峰被淹没，只找到正频率一阶布拉格峰，则根据下式计算mdsc，md
ω
＝d
ω-(ω
p-ω
b
)如果正频率一阶布拉格峰被淹没，只找到负频率一阶布拉格峰，则根据下式计算mdsc，md
ω
＝d
ω-(ω
n
ω
b
)其中，ω
p
表示正频率一阶布拉格峰的角频率，ω
n
表示负频率一阶布拉格峰的角频率，g()表示回波多普勒谱，ω
b
表示布拉格谐振海浪的回波角频率。7.一种岸基超高频雷达风向反演系统，其特征在于：用于实现如权利要求1-6任一项所述的一种岸基超高频雷达风向反演方法。8.根据权利要求7所述岸基超高频雷达风向反演系统，其特征在于：包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如权利要求1-6任一项所述的一种岸基超高频雷达风向反演方法。9.根据权利要求7所述岸基超高频雷达风向反演系统，其特征在于：包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的一种岸基超高频雷达风向反演方法。

技术总结
本发明提供一种岸基超高频雷达风向反演方法及系统，利用修正的超高频雷达回波多普勒谱质心进行反演，反演实现过程包括计算超高频雷达回波多普勒谱，计算多普勒谱质心，在多普勒谱上寻找正频率一阶布拉格峰和负频率一阶布拉格峰，计算修正的多普勒谱质心；根据选择的波浪方向扩展函数建立修正的多普勒谱质心与风向的函数关系，根据修正的多普勒谱质心值估计风向，消除风向模糊。本发明解决了现有技术在高风速下无法反演风向的问题，扩大了岸基超高频雷达风向反演的适用风速范围，提升了雷达风向反演能力。达风向反演能力。达风向反演能力。


技术研发人员：杨静 王才军 田应伟 周浩 文必洋
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2022.09.30
技术公布日：2022/12/1