[發(fā)明專利]氣溶膠激光雷達(dá)數(shù)據(jù)融合方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110376079.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN113156395B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王自發(fā);楊婷;王海波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大氣物理研究所
• 主分類號(hào): G01S7/48
• 分類號(hào): G01S7/48
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種氣溶膠激光雷達(dá)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，n組模式初值分別作為嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模式子系統(tǒng)的輸入值，而后得到n組預(yù)報(bào)場(chǎng)結(jié)果；

S2，n組預(yù)報(bào)場(chǎng)結(jié)果與雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)作為平行數(shù)據(jù)同化子系統(tǒng)的輸入值，而后得到n組分析場(chǎng)結(jié)果；

S3，n組分析場(chǎng)結(jié)果作為下一個(gè)時(shí)刻的n組模式初值進(jìn)行下一個(gè)時(shí)刻的預(yù)報(bào)與數(shù)據(jù)融合；

所述平行數(shù)據(jù)同化子系統(tǒng)包括集合卡爾曼濾波模塊、水平垂直局地化模塊、垂直深度開發(fā)模塊、REMOVE觀測(cè)算子模塊、MPI二級(jí)并行模塊和在線耦合模塊；其中，在所述平行數(shù)據(jù)同化子系統(tǒng)中，擴(kuò)展所述平行數(shù)據(jù)同化子系統(tǒng)中原有的二維數(shù)據(jù)框架，增加垂直維度，利用LESTKF方法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，搭建所述嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模式子系統(tǒng)與所述平行數(shù)據(jù)同化子系統(tǒng)的在線同化系統(tǒng)；n組預(yù)報(bào)場(chǎng)結(jié)果各自與雷達(dá)數(shù)據(jù)經(jīng)過所述平行數(shù)據(jù)同化子系統(tǒng)中的多個(gè)模塊后，轉(zhuǎn)換成n組分析場(chǎng)結(jié)果；

所述嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模式子系統(tǒng)包括源擾動(dòng)分析處理模塊、平流輸送分析處理模塊、湍流擴(kuò)散分析處理模塊、液相和非均相分析處理模塊、重力沉降和干沉降分析處理模塊、氣相化學(xué)分析處理模塊和濕清除分析處理模塊中的一個(gè)或者任意多個(gè)；n組模式初值分別經(jīng)過所述嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模式子系統(tǒng)中的一個(gè)或者任意多個(gè)模塊后，轉(zhuǎn)換成n組預(yù)報(bào)場(chǎng)結(jié)果；

其中，在所述嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模式子系統(tǒng)中，設(shè)置一種通信域World實(shí)現(xiàn)MPI分布式計(jì)算，將所述通信域World拆分成三個(gè)子通信域：model、filter和couple，分別起模式集合模擬、集合卡爾曼濾波和數(shù)據(jù)交換的作用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠激光雷達(dá)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于，雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)的獲得包括以下步驟：

S100，掃描氣溶膠分布后獲得地基激光雷達(dá)初始數(shù)據(jù)；

S200，對(duì)地基激光雷達(dá)初始數(shù)據(jù)極性數(shù)據(jù)質(zhì)控管理后獲得地基激光雷達(dá)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)；

S300，對(duì)地基激光雷達(dá)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)分別進(jìn)行歸一化處理和虛擬觀測(cè)；

S400，對(duì)歸一化后的數(shù)據(jù)以及虛擬觀測(cè)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行不確定性分析，從而獲得步驟S2中的雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠激光雷達(dá)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于：所述平流輸送分析處理模塊采用高精度正定質(zhì)量守恒差分格式方案計(jì)算。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠激光雷達(dá)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于：所述湍流擴(kuò)散分析處理模塊采用梯度輸送理論。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠激光雷達(dá)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于：所述重力沉降和干沉降分析處理模塊中干沉降過程基于阻力模型處理，氣體部分采用Wesely方案，而氣溶膠部分采用Slinn方案。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠激光雷達(dá)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于：所述氣相化學(xué)分析處理模塊中氣相化學(xué)機(jī)制為CBM-Z。

7.一種氣溶膠激光雷達(dá)數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，包括嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模式子系統(tǒng)和平行數(shù)據(jù)同化子系統(tǒng)，其特征在于：用于實(shí)施權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中任一項(xiàng)所述的氣溶膠激光雷達(dá)數(shù)據(jù)融合方法。