[发明专利]基于云计算平台来得到三维大气风场信息产品的系统

说明书

技术领域

本发明涉及大气风场测量技术领域，特别是涉及一种基于云计算平台来得到三维大气风场信息产品的系统。

背景技术

现有的测风雷达利用大气遥感原理和多普勒雷达技术，获取随高度和时间变化的风速、风向信息，即风廓线数据。它能实现无球探空并具有较高的时、空分辨率，因此得到重视和推广。自1990年代起，这种测风雷达项目在美国、日本和中国得到迅速发展；应用在气象、飞行保障、海洋事业、风能勘测、大气污染监控以及国防军事等领域；测风雷达不仅提供风廓线数据，还可以根据大气物理原理导出具有重要应用价值的二次软件产品，如风切变、水平和垂直气流廓面、大气折射率结构常数等信息。但是，现有的测风雷达被设计为一个独立运行的系统；信号处理器单元担任雷达控制，信号采集和信号处理的任务；服务器担任信息产品的计算及存储、与用户终端和网络通讯的任务；用户得到的基本上都是一维的时间高度风廓线信息，即使将多部雷达的信息“拼接”和“插值”，也只生成比较粗糙的三维风场产品。为了克服这一困难，比较可行的是采用大功率激光雷达和风廓线雷达联合工作，互相弥补探测范围和环境适应性的不足。但是，大功率激光雷达的造价和维持成本过高，体积、重量和功耗过高，使得应用范围受到限制。如今，在互联网迅速发展和通讯卫星得以广泛应用的条件下，本发明提出的基于云计算的测风雷达将能提供一个全面的解决方案。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种经云计算平台来得到三维大气风场信息产品的方法及系统，用于解决现有技术中通过多部雷达的信息“拼接”和“插值来得到的三维风场信息产品不太理想、以及依靠大功率激光雷达和风廓线雷达联合工作来获取三维风场信息产品成本过高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于云计算平台来得到三维大气风场信息产品的系统，包括:测风雷达装置，通过网络接入云计算平台，用于按照云计算平台发送的工作模式命令来获取采样信号,并按所述工作模式命令对所述采样信号进行预处理，以得到供云计算平台进行计算的输入值；云计算平台，用于按所接入测风雷达装置的请求来获取其配置信息和状态信息，并生成对应的工作模式命令，并予以输出；以及还用于对所有输入值进行时空计算处理，以生成对应的三维风场信息产品。

作为上述基于云计算平台来得到三维大气风场信息产品的系统的优选方案，所述云计算平台中还包括一质量控制单元，用于根据云计算平台对输入值的计算结果来修正用于控制测风雷达装置的工作模式命令。因为，是云计算规定的工作模式命令可以优化相控阵天线的工作模式，可对影响计算结果敏感的空域加密采样，还可以增加敏感空域的信号处理时间，相应缩短非敏感空域的信号处理时间，既达到提高信噪比，又缩减计算开销和硬件配置、减少雷达能耗的目的。

作为上述基于云计算平台来得到三维大气风场信息产品的系统的优选方案，所述云计算平台还用于将多个相关联的接入云计算平台的测风雷达装置发送来的输入值形成一大数据，并将其中任一接入测风雷达装置发送来的输入值融入所述大数据后再对所述输入值进行时空计算处理，以得到三维大气风场信息产品。将本地采集的数据融入云上的大数据后再进行时空相关处理，提高了输入数据的质量和三维风场数据结果的置信度；同时，云计算资源共享和云端控制可以优化相控阵天线的工作模式和信号处理能力，达到提高雷达运行的时效性，缩减硬件配置、减少雷达能耗的目的。网络上运行的测风雷达数目由二部到几十部。雷达类型可以是边界层和对流层二种，可以一种类型组网，也可以混合组网。

作为上述基于云计算平台来得到三维大气风场信息产品的系统的优选方案，所述测风雷达装置包括：相控阵天线单元；通讯接口单元，供所述测风雷达装置通过网络接入所述云计算平台；雷达信号发射单元，用于将生成的微波信号按工作模式命令规定的方式经由所述相控阵天线单元予以发射出去；雷达信号接收单元，用于接收所述微波信号反射回来的回波信号，并对其进行放大、A/D转换、检波及鉴相处理后转换成一组IQ信号；信号处理单元，用于对IQ信号进行FFT谱分析计算，以得到供云计算平台计算的输入值。

作为上述基于云计算平台来得到三维大气风场信息产品的系统及其优选方案的进一步优化，所述云计算平台所获取的配置信息包括位置信息、发射功率信息、相控阵天线波束的空间分布、雷达的测量精度；所获取的状态信息为测风雷达装置的运行状态和待机状态。