小波去噪在gps测风数据处理中的应用

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1、第3期气象水文海洋仪器NO．32010年9月Meteorological，HydrologicalandMarineInstrumentsSep．2010小波去噪在GPS测风数据处理中的应用熊超超，刘涛，谢丽萍。，昊维(1．中国白城兵器试验中心，白城137001；2．解放军理工大学气象学院，南京211101；3．上海海洋气象台，上海2O13OO)摘要：针对采用传统的计算高空风的方法计算层风造成的信息浪费，提出了一种利用小波变换进行高空风计算的方法。并通过实际对比分析，证实了所提方法的有效性和可靠性。关键词：小波变换；高空风计算方法；数据处理

2、中图分类号：P413文献标识码：A文章编号：1006—009X(2010)03—0043—03WaveletdenoisingusedindataprocessofGPSwindmeasuringXiongChaochao一，LiuTao，XieLiping。，WuWei(1．BaichengOrdnanceTestCenterofChina，Baicheng137001；2．InstituteofMeteorology，PLAUniversityofScience&Technology，Nanjing211101；3．ShanghaiMa

3、fineMeteorologicalCenter，Shanghai201300)Abstract：Inviewofinformationwastecalculatedbytraditionalmethod，thispaperputsforwardanewmethodofcalculatingupperwindswithwavelet．Thevalidityandreliabilityofthemethodsareattestedaccordingtothepracticalcomparation．Keywords：wavelettransf

4、orm；methodsofcalculatingupperwinds；dataprocess平均时间间隔较大，中间可能的气象信息都被平0引言滑掉，只在给定高度才有值，整个高空风廓线是一目前我国高空气象探测规范规定：在气球上条折线；另外所计算的风速的代表性也大大降低。升的最初2Orain内，每隔1min为1个计算层；作者对于这种情况，提出了一种基于小波变换的在2O～40min间，每间隔2rain为1计算层；40高空风计算方法，它既可估计出真实的风速，又可min以上，每问隔4min为1计算层，风的高度用以反映高空风的细节变化。通过实际数据对比分

5、中间高度代表。早期的测风雷达用人工跟踪，数析，证实了小波变换用于计算高空风的有效性。据率比较低，气球上升lmin才获取1组气球位1小波去噪原理置参数，再加之雷达本身测量精度也低，所以这样平均是合理的。但是随着探测技术的发展以及对小波变换是一种时间一尺度分析，它将信号探测要求的逐步提高，这种传统计算方法的缺陷按不同的时间和频率分辨力在空问展开，得到信就显现出来。现代基于星基导航系统的GPS探号在不同尺度下的局部信息。它是信号处理与数空测风系统更是以其高精度和便捷性成为高空气字化分析的有力工具，对研究非静态与不可预知象探测的主要发展趋势。目前的

6、探测手段基本都的信号很实用。可以达到6O组／min气球位置参数，如果还按照小波变换将时域的一维信号变换为时问一尺上述传统方法进行平均，将造成信息浪费。由于度(时间一频率)的二维空间，具有多分辨力的特收稿日期：2010—03—05．作者简介：熊超超(1986一)，男，大学，工程师．研究方向：军事大气探测理论与技术．·44·气象水文海洋仪器点，而且在时域、频率都具有表征信号局部特征的的阈值去掉噪声信号，利用保留下来的小波分解能力，一些在原时间域上因混叠而不易观察的信系数进行重构，就能得到有效的变形信号，继而获号特征，能够在频率域的某个尺度上进行

7、分离，并得变形体的变形信息。且得到显著地体现，达到了获取有效信号的目的。2基于小波变换的高空风计算过程小波变换的思想是用一簇函数去表示或逼近一个信号或函数。由函数h经伸缩和平移得一簇本文数据来源是利用GPS探空仪获得的函数：1组／s的气球位置信息。利用1组／s的气球位h(1z)一口。／hE(z一6)／a]，n，bER；口≠O置数据计算得到的高空风准确的反映了高空风的式中：a为伸缩因子；b为平移因子。可根据h函细节变化，但由于卫星钟差、电离层误差以及接收数和参数a、b的选取来进行连续和离散小波变机误差等影响，这种方法计算得到的风速也不可换。避

8、免的含有噪声，如图1(a)所示；如何消除其中在小波变换去噪中，风速信号表现为低频信的噪声，得到较为平滑的高空风信息，又保留高空号或是一些比较平稳的信号，而噪声信号则主要风变化的细