(19)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(12)發(fā)明專利(10)授權(quán)公告號(hào)CN115349054B(21)申請(qǐng)?zhí)?02180024455.5(65)同一申請(qǐng)的已公布的文獻(xiàn)號(hào)(30)優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)(85)PCT國(guó)際申請(qǐng)進(jìn)入國(guó)家階段日(86)PCT國(guó)際申請(qǐng)的申請(qǐng)數(shù)據(jù)(87)PCT國(guó)際申請(qǐng)的公布數(shù)據(jù)(73)專利權(quán)人三菱電機(jī)株式會(huì)社地址日本東京都(74)專利代理機(jī)構(gòu)北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127專利代理師孫東喜劉久亮US2019293836A1,2019.0審查員張悅(54)發(fā)明名稱現(xiàn)場(chǎng)線上的徑向速度現(xiàn)場(chǎng)線上的徑向速度現(xiàn)場(chǎng)線上的徑向速度水平速度位勢(shì)流動(dòng)(拉普拉斯方程)估計(jì)水平速度幾何關(guān)系以凸形的地形近似提供了一種用于確定地形上方一組不同海拔處的風(fēng)流動(dòng)的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)。該風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)包括：輸入接口，其被配置為針對(duì)各個(gè)海拔接收地形上方現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處的徑向速度的一組測(cè)量；以及處理器，其被配置為基于利用一組一個(gè)或多個(gè)凸形對(duì)所述地形的形狀的近似上方的速度場(chǎng)的數(shù)據(jù)同化以擬合徑向速度的測(cè)量來(lái)估計(jì)各個(gè)海拔的所述速度場(chǎng)，并且將各個(gè)海拔處的水平速度估計(jì)為利用所估計(jì)的速度場(chǎng)的垂直速度的對(duì)應(yīng)水平導(dǎo)數(shù)校正的對(duì)應(yīng)徑向速度的水平投21.一種風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，該風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)用于從各個(gè)海拔處的徑向速度的一組測(cè)量確定具有復(fù)雜形狀的地形上方的一組不同海拔處的風(fēng)流動(dòng)，該風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)包括：輸入接口，該輸入接口被配置為針對(duì)各個(gè)海拔接收所述地形上方的現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處的徑向速度的所述一組測(cè)量；處理器，該處理器被配置為基于利用一組一個(gè)或多個(gè)凸形對(duì)所述地形的形狀的近似上方的速度場(chǎng)的數(shù)據(jù)同化以擬合徑向速度的測(cè)量來(lái)估計(jì)各個(gè)海拔的所述速度場(chǎng)，并且將各個(gè)海拔處的水平速度估計(jì)為利用所估計(jì)的速度場(chǎng)的垂直速度的對(duì)應(yīng)水平導(dǎo)數(shù)校正的對(duì)應(yīng)徑向速度的水平投影，其中，所述凸形為圓柱體，所述數(shù)據(jù)同化通過求解多個(gè)拉普拉斯方程來(lái)輸出接口，該輸出接口被配置為渲染各個(gè)海拔處的估計(jì)的水平速度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，其中，一組凸形包括不同直徑的至少兩個(gè)圓柱體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)同化在由入口速度場(chǎng)的值和一組凸形中的凸形的尺寸定義的邊界條件的組合上執(zhí)行多變量搜索。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，其中，所述多變量搜索確定所述入口速度場(chǎng)的值和所述凸形的半徑，從而根據(jù)所述風(fēng)流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)得到所述徑向速度的測(cè)量。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，各個(gè)所述拉普拉斯方程針對(duì)所述入口速度場(chǎng)的特定值和所述凸形的半徑定義所述風(fēng)流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，其中，所述處理器被配置為通過將映射函數(shù)應(yīng)用于通過所述數(shù)據(jù)同化確定的所述速度場(chǎng)來(lái)估計(jì)所述速度場(chǎng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，其中，所述映射函數(shù)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被訓(xùn)練為使針對(duì)非凸地形及其利用凸形的近似確定的速度場(chǎng)之間的差異最小化。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，其中，所述徑向速度的測(cè)量由基于地面的激光雷達(dá)在錐體上測(cè)量，使得對(duì)于各個(gè)海拔，所述錐體上的測(cè)量是圓上的測(cè)量，所述圓上的測(cè)量包括在所述圓的圓周上的不同現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處測(cè)量的不同角方向上的所述徑向速度的多個(gè)測(cè)量以及在所述圓的中心處測(cè)量的垂直方向上的所述徑向速度的一個(gè)測(cè)量。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，其中，各個(gè)海拔處的所述垂直速度的所述水平導(dǎo)數(shù)定義所述錐體的所述圓的中心處的所述垂直速度的梯度，所述錐體的所述圓定義所述激光雷達(dá)的針對(duì)對(duì)應(yīng)海拔的測(cè)量。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，其中，各個(gè)海拔的所述速度場(chǎng)包括錐體內(nèi)外的風(fēng)的速度值。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，該風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)還包括風(fēng)力渦輪機(jī)的控制器以基于各個(gè)海拔處的估計(jì)的水平速度來(lái)控制所述風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述風(fēng)力渦輪機(jī)在操作上連接到根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)。12.一種風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法，該風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法用于從各個(gè)海拔處的徑向速度的一組測(cè)量確定具有復(fù)雜形狀的地形上方的一組不同海拔處的風(fēng)流動(dòng)，其中，該風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法使用與所存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)該風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法的指令聯(lián)接的處理器，其中，所述指令在由所述處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行該風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法的步驟，該風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法包括以下步驟：針對(duì)各個(gè)海拔接收所述地形上方的現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處的徑向速度的所述一組測(cè)量；3基于利用一組一個(gè)或多個(gè)凸形對(duì)所述地形的形狀的近似上方的速度場(chǎng)的數(shù)據(jù)同化以擬合徑向速度的測(cè)量來(lái)估計(jì)各個(gè)海拔的所述速度場(chǎng)，其中，所述凸形為圓柱體，所述數(shù)據(jù)同化通過求解多個(gè)拉普拉斯方程來(lái)執(zhí)行；將各個(gè)海拔處的水平速度估計(jì)為利用所估計(jì)的速度場(chǎng)的垂直速度的對(duì)應(yīng)水平導(dǎo)數(shù)校正的對(duì)應(yīng)徑向速度的水平投影；以及輸出各個(gè)海拔處的估計(jì)的水平速度。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法，其中，一組凸形包括不同直徑的至少兩個(gè)圓柱體。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法，其中，所述徑向速度的測(cè)量由基于地面的激光雷達(dá)在錐體上測(cè)量，使得對(duì)于各個(gè)海拔，所述錐體上的測(cè)量是圓上的測(cè)量，所述圓上的測(cè)量包括在所述圓的圓周上的不同現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處測(cè)量的不同角方向上的所述徑向速度的多個(gè)測(cè)量以及在所述圓的中心處測(cè)量的垂直方向上的所述徑向速度的一個(gè)測(cè)量。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法，其中，各個(gè)海拔處的所述垂直速度的所述水平導(dǎo)數(shù)定義所述錐體的所述圓的中心處的所述垂直速度的梯度，所述錐體的所述圓定義所述激光雷達(dá)的針對(duì)對(duì)應(yīng)海拔的測(cè)量。4方法要能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量的遙感儀器。這些儀器尤其包括雷達(dá)、激光雷達(dá)(LiDAR)和聲雷達(dá)(SODAR)。雷達(dá)和激光雷達(dá)系統(tǒng)分別使用超頻和光頻范圍內(nèi)的電磁波。聲雷達(dá)系統(tǒng)使用聲發(fā)送一個(gè)或更多個(gè)波束(聲波和/或電磁波)。沿著不同傳輸軸的傳輸可以是同時(shí)的或順序測(cè)量方法。還可通過測(cè)量波因多普勒效應(yīng)的頻移來(lái)獲得氣團(tuán)或顆粒沿著測(cè)量軸的徑向速[0004]特別是，適合于測(cè)量大氣下層中的風(fēng)的特性的激光雷達(dá)系統(tǒng)常常為單基地類型。[0007]當(dāng)在基本上平坦的地形(起伏很小或沒有起伏的地形，或近海)上方進(jìn)行測(cè)量時(shí)，5使用幾何技術(shù)來(lái)重構(gòu)風(fēng)向量的用于風(fēng)測(cè)量的遙感儀器允許準(zhǔn)確測(cè)量風(fēng)的平均速度。例如，利用激光雷達(dá)系統(tǒng)，相對(duì)于由校準(zhǔn)的杯式風(fēng)速計(jì)構(gòu)成的基準(zhǔn)，在10分鐘內(nèi)平均測(cè)量獲得的相對(duì)誤差低于2%。另一方面，當(dāng)在復(fù)雜地形(例如，起伏或山嶺地形、覆蓋森林的地形等)上方進(jìn)行測(cè)量時(shí)，水平速度和垂直速度確定的準(zhǔn)確性顯著降低。對(duì)于利用激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行的測(cè)量并且相對(duì)于校準(zhǔn)的杯式風(fēng)速計(jì)，在復(fù)雜地形上觀測(cè)到在10分鐘內(nèi)計(jì)算的平均值的相對(duì)誤差大約為5%至10%。[0008]因此，實(shí)現(xiàn)幾何模型的儀器不允許在復(fù)雜地形上風(fēng)的水平和/或垂直速度和方向的足夠準(zhǔn)確的測(cè)量。事實(shí)上，在復(fù)雜地形上方，在儀器所探測(cè)的大氣體積內(nèi)的給定海拔，風(fēng)不能再被認(rèn)為均勻。然而，在這些條件下準(zhǔn)確測(cè)量風(fēng)是有用的，特別是在開發(fā)風(fēng)電場(chǎng)的背景[0009]一些方法使用多個(gè)不同的數(shù)值模型以及優(yōu)化技術(shù)來(lái)匹配激光雷達(dá)所測(cè)量的徑向流速。然而，在這些方法中初始條件或邊界條件的確定很麻煩。另外，由于優(yōu)化技術(shù)是迭代的，所以風(fēng)的測(cè)量變成繁瑣的過程并且耗時(shí)且計(jì)算上昂貴，使得在線風(fēng)重構(gòu)會(huì)變得難以處[0010]因此，仍需要一種適合于復(fù)雜地形上方的風(fēng)流動(dòng)測(cè)量的系統(tǒng)和方法。發(fā)明內(nèi)容[0011]一些實(shí)施方式的目的在于提供一種從各個(gè)海拔處的徑向速度的一組測(cè)量確定具有復(fù)雜形狀的地形上方的一組不同海拔處的風(fēng)流動(dòng)的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)和風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法。一些實(shí)施方式的目的還在于估計(jì)各個(gè)海拔處的水平速度。另外，實(shí)施方式的目的在于基于數(shù)據(jù)同化估計(jì)各個(gè)海拔的速度場(chǎng)。[0012]在一些實(shí)施方式中，諸如激光雷達(dá)的遙感儀器用于測(cè)量大氣中的風(fēng)的特性。風(fēng)的特性包括風(fēng)速(水平速度和垂直速度)、湍流、風(fēng)向等。激光雷達(dá)在視線(LOS)方向上測(cè)量風(fēng)的徑向速度。然而，水平速度向量(大小和方向)是感興趣的參數(shù)。為此，一些實(shí)施方式基于使用幾何關(guān)系從所測(cè)量的徑向速度重構(gòu)風(fēng)。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：通過所測(cè)量的應(yīng)于相同的水平速度，是不準(zhǔn)確的，因?yàn)閷?duì)于不同的海拔，所測(cè)量的徑向速度不同，甚至對(duì)于相同的海拔，激光雷達(dá)也測(cè)量具有不同值的五個(gè)不同的徑向速度。另外，徑向速度的對(duì)應(yīng)水平投影沒有考慮速度在垂直方向上的波動(dòng)。此外，對(duì)筑物或其它城市結(jié)構(gòu)附近)上方的風(fēng)流動(dòng)，這種投影并不成立。[0013]為此，一些實(shí)施方式基于這樣的目標(biāo)：考慮速度在垂直方向上的變化(即，垂直變化)。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)可用作對(duì)所測(cè)量的徑向速度的水平投影的校正，以考慮垂直變化。在這些實(shí)施方式中，首先，通過對(duì)風(fēng)流動(dòng)的速度場(chǎng)進(jìn)行仿真以擬合徑向速度的測(cè)量來(lái)確定垂直速度。通過考慮仿真的徑向速度與測(cè)量的徑向速度的“接近度”的這種仿真被稱為數(shù)據(jù)同化。在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)同化使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：水平速度和垂直速度二者均可使用仿真的速度場(chǎng)來(lái)確定。此外，來(lái)自速度場(chǎng)的垂直速度用于估計(jì)對(duì)應(yīng)水平導(dǎo)數(shù)。隨后，應(yīng)用水平導(dǎo)數(shù)作為對(duì)所測(cè)量的徑向速度的水平投影的校正。作為該校正的結(jié)果，水平速度估計(jì)的準(zhǔn)確性改進(jìn)。6[0014]然而，在CFD仿真中，諸如邊界或大氣條件的操作參數(shù)是未知的，并且這些操作參數(shù)被迭代地確定，直至操作參數(shù)得到所測(cè)量的徑向速度。結(jié)果，利用CFD執(zhí)行數(shù)據(jù)同化非常耗時(shí)。此外，由于CFD仿真是基于納維-斯托克斯(Navier-Stokes)方程的解的優(yōu)化過程，所以利用CFD的數(shù)據(jù)同化是繁瑣的。此外，對(duì)于復(fù)雜地形上方的風(fēng)流動(dòng)，CFD仿[0015]為此，一些實(shí)施方式基于利用凸形(例如，圓柱體)表示或近似復(fù)雜地形。在一些實(shí)施方式中，復(fù)雜地形利用等效圓柱體來(lái)近似。在一些其它實(shí)施方式中，地形利用多個(gè)凸形來(lái)近似。這種表示簡(jiǎn)化了速度場(chǎng)的仿真。此外，這種圓柱體周圍的風(fēng)流動(dòng)利用位勢(shì)流動(dòng)來(lái)近似。位勢(shì)流動(dòng)涉及拉普拉斯方程的代數(shù)解，而非納維-斯托克斯方程的迭代優(yōu)化，從而增加了計(jì)算效率。另外，與納維-斯托克斯方程相比[0016]然而，這種近似使速度場(chǎng)仿真劣化。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：盡管這種近似對(duì)于速度場(chǎng)的確定可能不夠準(zhǔn)確，但是該近似作為改進(jìn)所測(cè)量的徑向速度的水平投影的校正，對(duì)于垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)的確定足夠準(zhǔn)確。因此，以速度場(chǎng)的最小程度的劣化，水平速度估計(jì)的準(zhǔn)確性顯著改進(jìn)。[0017]為此，一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：基于利用凸形對(duì)地形的近似以擬合徑向速度的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同化，以估計(jì)速度場(chǎng)。此外，水平速度被估計(jì)為利用所估計(jì)的速度場(chǎng)的垂直速度的對(duì)應(yīng)水平導(dǎo)數(shù)校正的對(duì)應(yīng)徑向速度的水平投影。另外地或另選地，基于這種表述的實(shí)施方式可在線(即，實(shí)時(shí))執(zhí)行風(fēng)重構(gòu)和/或計(jì)算水平速度。[0018]在實(shí)施方式中，對(duì)于位勢(shì)流動(dòng)(拉普拉斯方程中),速度以速度勢(shì)來(lái)表示，并且位勢(shì)流動(dòng)解也產(chǎn)生流函數(shù)。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：在流體流動(dòng)(風(fēng))中，滿足拉普拉斯方程的速度勢(shì)或流函數(shù)可用于定義流動(dòng)場(chǎng)。由于拉普拉斯方程是線性的，所以可添加各種解以獲得所需解。例如，對(duì)于線性偏微分方程(例如，拉普拉斯方程),對(duì)各種邊界條件的解是各個(gè)邊界條件之和。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：在流動(dòng)場(chǎng)中，流線可被視為固體邊界，因?yàn)椴淮嬖诖┻^它的流動(dòng)。此外，沿著固體邊界和流線的條件是相同的。因此，基本位勢(shì)流動(dòng)的速度勢(shì)和流函數(shù)的組合導(dǎo)致特定物體形狀，其可被解釋為物體周圍的流體流動(dòng)。求解這些位勢(shì)流動(dòng)問題的方法被稱為疊加。[0019]一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：可由基本位勢(shì)流動(dòng)的速度勢(shì)和流函數(shù)的組合確定中，通過均勻流動(dòng)和雙峰流動(dòng)的組合獲得與圓柱體周圍的流體流動(dòng)的模型對(duì)應(yīng)的組合流[0020]一些實(shí)施方式基于這樣的目標(biāo)：確定圓柱體和復(fù)雜形狀(例如，復(fù)雜地形)之間的映射。在一些實(shí)施方式中，這種映射可使用包括復(fù)數(shù)的解析映射的保形映射來(lái)確定，在保形映射中，變換函數(shù)用于將復(fù)值函數(shù)從一個(gè)坐標(biāo)系變換到另一坐標(biāo)系。在一些其它實(shí)施方式中，基于機(jī)器學(xué)習(xí)方法來(lái)確定圓柱體和復(fù)雜形狀之間的映射。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：一組凸形(圓柱體)可被疊加，以用于與復(fù)雜地形映射或近似復(fù)雜地形。[0021]為此，一些實(shí)施方式基于這樣的目標(biāo)：確定近似復(fù)雜地形的圓柱體的半徑和上游體的半徑和速度。這些實(shí)施方式通過使成本函數(shù)最小化來(lái)估計(jì)圓柱體和上游速度的最可能分布。DAL方法利用圓柱體的半徑和上游速度的初始估計(jì)來(lái)初始化。根據(jù)一些實(shí)施方式，DAL是以迭代方式包括圓柱體和伴隨(或靈敏度)方程的分布的位勢(shì)流動(dòng)的解析解的優(yōu)化方法。7[0022]因此，一個(gè)實(shí)施方式公開了一種用于從各個(gè)海拔處的徑向速度的一組測(cè)量確定具有非凸形的地形上方一組不同海拔處的風(fēng)流動(dòng)的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，該風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)包括：輸入接口，其被配置為針對(duì)各個(gè)海拔接收地形上方現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處的徑向速度的一組測(cè)量；處理器，其被配置為基于利用一組一個(gè)或多個(gè)凸形對(duì)地形的形狀的近似上方的速度場(chǎng)的數(shù)據(jù)同化以擬合徑向速度測(cè)量來(lái)估計(jì)各個(gè)海拔的速度場(chǎng)，并且將各個(gè)海拔處的水平速度估計(jì)為利用所估計(jì)的速度場(chǎng)的垂直速度的對(duì)應(yīng)水平導(dǎo)數(shù)校正的對(duì)應(yīng)徑向速度的水平投影；以及輸出接口，其被配置為渲染各個(gè)海拔處的估計(jì)的水平速度。[0023]因此，另一實(shí)施方式公開了一種用于從各個(gè)海拔處的徑向速度的一組測(cè)量確定具有非凸形的地形上方一組不同海拔處的風(fēng)流動(dòng)的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)方法，其中，該方法使用與所存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)該方法的指令聯(lián)接的處理器，其中，所述指令在被處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行該方法的步驟，該方法包括以下步驟：針對(duì)各個(gè)海拔接收地形上方現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處的徑向速度的一組測(cè)量；基于利用一組一個(gè)或多個(gè)凸形對(duì)地形的形狀的近似上方的速度場(chǎng)的數(shù)據(jù)同化以擬合徑向速度測(cè)量來(lái)估計(jì)各個(gè)海拔的速度場(chǎng)；將各個(gè)海拔處的水平速度估計(jì)為利用所估計(jì)的速度場(chǎng)的垂直速度的對(duì)應(yīng)水平導(dǎo)數(shù)校正的對(duì)應(yīng)徑向速度的水平投影；以及輸出各個(gè)海拔處的估計(jì)的水平速度。[0024]將參照附圖進(jìn)一步說(shuō)明當(dāng)前公開的實(shí)施方式。所示的附圖未必按比例，而是重點(diǎn)通常放在示出當(dāng)前公開的實(shí)施方式的原理。附圖說(shuō)明[0025][圖1]圖1示出一些實(shí)施方式用于進(jìn)行復(fù)雜地形中的快速風(fēng)流動(dòng)測(cè)量的原理的示意性概覽。[0026][圖2]圖2示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于確定風(fēng)流動(dòng)的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)的框圖。[0027][圖3A]圖3A示出根據(jù)一些實(shí)施方式的被配置為測(cè)量風(fēng)流動(dòng)的徑向速度的示例性遙感儀器的示意圖。[0028][圖3B]圖3B示出一些實(shí)施方式沿著錐體的表面并沿著錐體的中心線在特定海拔測(cè)量的徑向速度的幾何示意圖。[0029][圖3C]圖3C示出一些實(shí)施方式所使用的復(fù)雜地形上方的風(fēng)的遙感的示意圖。[0030][圖4]圖4示出一些實(shí)施方式用來(lái)估計(jì)風(fēng)流動(dòng)的速度場(chǎng)的風(fēng)流動(dòng)的示例性參數(shù)的示意圖。[0031][圖5A]圖5A示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于分解風(fēng)流動(dòng)的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)框架的框圖。[0032][圖5B]圖5B示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于確定無(wú)偏速度場(chǎng)的方法的框圖。[0033][圖6A]圖6A示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于獲得垂直速度的水平梯度的基于CFD仿真的框架的框圖。[0034][圖6B]圖6B示出一些實(shí)施方式所確定的網(wǎng)格的示例。[0035][圖7]圖7示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于選擇操作參數(shù)的方法的框圖。[0036][圖8]圖8示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于確定操作參數(shù)的當(dāng)前值的方法的流程圖。[0037][圖9]圖9示出根據(jù)一些實(shí)施方式的向成本函數(shù)中的不同項(xiàng)指派不同權(quán)重的處理。[0038][圖10]圖10示出一個(gè)實(shí)施方式用來(lái)以迭代方式確定操作參數(shù)和CFD仿真的結(jié)果的8直接伴隨循環(huán)(DAL)的實(shí)現(xiàn)的示意圖。[0039][圖11]圖11示出根據(jù)一些實(shí)施方式的與風(fēng)流動(dòng)感測(cè)有關(guān)的單個(gè)平面上的各種數(shù)據(jù)點(diǎn)的示例。[0040][圖12]圖12示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于確定風(fēng)流動(dòng)的水平速度的示意圖。[0041][圖13]圖13示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的CFD仿真的示意圖。[0042][圖14]圖14示出根據(jù)實(shí)施方式的圓柱體周圍的風(fēng)流動(dòng)的壓力和速度場(chǎng)的圖。[0043][圖15]圖15示出根據(jù)實(shí)施方式的地形流動(dòng)模型的幾何。[0044][圖16]圖16示出根據(jù)實(shí)施方式的均勻流動(dòng)和源流動(dòng)的組合。[0045][圖17A]圖17A示出根據(jù)一些實(shí)施方式的均勻流動(dòng)與雙峰流動(dòng)的組合以確定圓柱體周圍的流體流動(dòng)。[0046][圖17B]圖17B示出根據(jù)實(shí)施方式的用于獲得雙峰流動(dòng)的等強(qiáng)度A的源流動(dòng)和匯流動(dòng)。[0047][圖18]圖18示出根據(jù)一些實(shí)施方式的半徑b的圓柱體與地形之間的示例性映射。[0048][圖19]圖19示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于與地形映射的一組圓柱體的疊加。[0049][圖20]圖20示出根據(jù)一些實(shí)施方式的從拉普拉斯疊加構(gòu)造和評(píng)估包括LOS測(cè)量和LOS二者的成本函數(shù)的示意圖。[0050][圖21]圖21示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于確定圓柱體半徑和上游速度的DAL的實(shí)現(xiàn)的框圖。[0051][圖22]圖22示出根據(jù)一些實(shí)施方式的垂直速度的水平梯度的估計(jì)的示意圖。[0052][圖23A]圖23A共同示出一些實(shí)施方式用來(lái)進(jìn)行復(fù)雜地形中的風(fēng)流動(dòng)湍流測(cè)量的原理的示意性概覽。[0053][圖23B]圖23B共同示出一些實(shí)施方式用來(lái)進(jìn)行復(fù)雜地形中的風(fēng)流動(dòng)湍流測(cè)量的原理的示意性概覽。[0054][圖24A]圖24A示出根據(jù)實(shí)施方式的使用自相關(guān)函數(shù)校正標(biāo)準(zhǔn)偏差的示意圖。[0055][圖24B]圖24B示出根據(jù)一些實(shí)施方式的基于與杯式風(fēng)速計(jì)數(shù)據(jù)的比較來(lái)計(jì)算自相關(guān)函數(shù)p、p和p的值的示意圖。[0056][圖24C]圖24C示出根據(jù)一些實(shí)施方式的基于與高保真CFD仿真的比較來(lái)計(jì)算相關(guān)函數(shù)p、p和p的值的示意圖。[0057][圖25]圖25示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于確定風(fēng)流動(dòng)湍流的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)的框圖。[0058][圖26]圖26示出包括與采用一些實(shí)施方式的原理的系統(tǒng)通信的控制器的風(fēng)力渦輪機(jī)的示意圖。具體實(shí)施方式[0059]在以下描述中，為了說(shuō)明，闡述了眾多具體細(xì)節(jié)以便提供本公開的徹底理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，本公開可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)“包含”及其其它動(dòng)詞形式在結(jié)合一個(gè)或更多個(gè)組件或其它項(xiàng)目的列表使用時(shí)各自應(yīng)被解9釋為開放式，意味著列表不應(yīng)被視為排除其它附加組件或項(xiàng)目。術(shù)語(yǔ)“基于”意指至少部分內(nèi)利用的任何標(biāo)題僅是為了方便，不具有法律或限制作用。[0061]圖1示出一些實(shí)施方式用于進(jìn)行復(fù)雜地形中的快速風(fēng)流動(dòng)測(cè)量的原理的示意性概覽。諸如激光雷達(dá)的遙感儀器用于測(cè)量大氣中的風(fēng)的特性的子集。風(fēng)的不同特性包括風(fēng)速(水平速度和垂直速度)、湍流、風(fēng)向等。在方法100中，激光雷達(dá)在視線(LOS)方向上測(cè)量風(fēng)的徑向速度102.然而，水平速度向量是感興趣的參數(shù)。[0062]為此，一些實(shí)施方式基于使用幾何關(guān)系104從所測(cè)量的徑向速度102重構(gòu)風(fēng)。換言之，通過所測(cè)量的徑向速度102的水平投影來(lái)獲得水平速度106。實(shí)際上，這種投影是不準(zhǔn)確的，因?yàn)閷?duì)于不同的海拔，所測(cè)量的徑向速度不同，甚至對(duì)于相同的海拔，激光雷達(dá)也測(cè)量具有不同值的五個(gè)不同的徑向速度。另外，徑向速度的對(duì)應(yīng)水平投影沒有考慮速度在垂直方向上的變化。此外，對(duì)于復(fù)雜地形(例如，山丘、或者大型建筑物或其它城市結(jié)構(gòu)附近)上[0063]為此，一些實(shí)施方式基于這樣的目標(biāo)：考慮速度在垂直方向上的變化(即，垂直變化)。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)可用作對(duì)所測(cè)量的徑向速度的水平投影的校正，以考慮垂直變化。在這些實(shí)施方式中，首先，通過對(duì)風(fēng)流動(dòng)的速度場(chǎng)進(jìn)行仿真以尋找擬合徑向速度102的測(cè)量的速度場(chǎng)的數(shù)據(jù)同化來(lái)確定垂直速度。通過考慮仿真的徑向速度與測(cè)量的徑向速度的“接近度”的這種仿真被稱為數(shù)據(jù)同化。在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)同化使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：水平速度和垂直速度二者均可使用仿真的速度場(chǎng)來(lái)確定。此外，來(lái)自速度場(chǎng)的垂直速度用于估計(jì)對(duì)應(yīng)水平導(dǎo)數(shù)，隨后，應(yīng)用水平導(dǎo)數(shù)作為對(duì)所測(cè)量的徑向速度的水平投影的校正。作為該校正的結(jié)[0064]然而，在數(shù)據(jù)同化中，諸如邊界或大氣條件的操作參數(shù)是未知的，并且這些操作參數(shù)被迭代地確定，直至操作參數(shù)得到所測(cè)量的徑向速度。結(jié)果，利用CFD執(zhí)行數(shù)據(jù)同化非常耗時(shí)。此外，由于CFD仿真是基于納維-斯托克斯方程的解的優(yōu)化過程，所以利用CFD的數(shù)據(jù)[0065]為此，一些實(shí)施方式基于利用凸形110(例如，圓柱體)表示或近似復(fù)雜地形。在一些實(shí)施方式中，復(fù)雜地形利用等效圓柱體來(lái)近似。在一些其它實(shí)施方式中，地形利用多個(gè)凸形來(lái)近似。這種表示簡(jiǎn)化了速度場(chǎng)的仿真。此外，這種圓柱體周圍的風(fēng)流動(dòng)利用位勢(shì)流動(dòng)112來(lái)近似。位勢(shì)流動(dòng)112涉及拉普拉斯方程的代數(shù)解，而非納維-斯托克斯方程的迭代優(yōu)并且在簡(jiǎn)單形狀(例如，圓柱體)的情況下，存在封閉數(shù)學(xué)形式的解析解。然而，這種近似110使速度場(chǎng)仿真劣化。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：盡管這種近似110對(duì)于速度場(chǎng)的確定可能不夠準(zhǔn)確，但是該近似110作為改進(jìn)所測(cè)量的徑向速度108的水平投影的校正，對(duì)于垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)的確定可足夠準(zhǔn)確。因此，以速度場(chǎng)的最小程度的劣化，水平速度估計(jì)114的準(zhǔn)確性顯著改進(jìn)。[0066]為此，一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：基于利用凸形110對(duì)地形的近似以擬合徑向速度108的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同化，以估計(jì)速度場(chǎng)。此外，水平速度被估計(jì)114為利用所估計(jì)的速度場(chǎng)的垂直速度的對(duì)應(yīng)水平導(dǎo)數(shù)校正的對(duì)應(yīng)徑向速度的水平投影。另外地或另選地，基于這種表述的實(shí)施方式可在線(即，實(shí)時(shí))執(zhí)行風(fēng)重構(gòu)和/或計(jì)算水平速度。[0067]圖2示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于確定風(fēng)流動(dòng)的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200的框圖。風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200包括輸入接口202,輸入接口202針對(duì)各個(gè)海拔接收現(xiàn)場(chǎng)線方向上的徑向速度的一組測(cè)量218.在一些實(shí)施方式中，測(cè)量218由諸如基于地面的激光雷達(dá)的遙感儀器在錐體上測(cè)量。風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200可具有將系統(tǒng)200與其它系統(tǒng)和裝置連接的多個(gè)接口。例如，網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC)214適于將風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200通過總線212連接到網(wǎng)絡(luò)216,網(wǎng)絡(luò)216將風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200與被配置為測(cè)量風(fēng)流動(dòng)的徑向速度的遙感儀器連接。通過網(wǎng)絡(luò)216(無(wú)論是無(wú)線地還是有線地),風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200針對(duì)各個(gè)海拔接收現(xiàn)場(chǎng)線方向上的徑向速度的一組測(cè)量218。[0068]此外，在一些實(shí)施方式中，通過網(wǎng)絡(luò)216,測(cè)量218可被下載并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)系統(tǒng)236內(nèi)以供進(jìn)一步處理。另外地或另選地，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200包括將處理器204連接到鍵盤232和指點(diǎn)裝置234的人機(jī)接口230,其中，指點(diǎn)裝置234可包括鼠標(biāo)、軌跡[0069]風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200包括被配置為執(zhí)行所存儲(chǔ)的指令的處理器204以及存儲(chǔ)可由處理器執(zhí)行的指令的存儲(chǔ)器206.處理器204可以是單核處理器、多核處理器、計(jì)算集群或任何數(shù)量的其它配置。存儲(chǔ)器206可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、閃存或任何其它合適的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。處理器204通過總線212連接到一個(gè)或更多個(gè)輸入和輸出接口和/或裝置。[0070]根據(jù)一些實(shí)施方式，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器206中的指令實(shí)現(xiàn)一種用于從各個(gè)海拔處的徑向速度的一組測(cè)量確定一組不同海拔處的風(fēng)流動(dòng)的速度場(chǎng)的方法。為此，存儲(chǔ)裝置236可適于存儲(chǔ)不同模塊，這些模塊存儲(chǔ)用于處理器204的可執(zhí)行指令。存儲(chǔ)裝置236存儲(chǔ)CFD仿真模塊208,其被配置為通過利用操作參數(shù)的當(dāng)前值對(duì)風(fēng)流動(dòng)的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)進(jìn)行仿真來(lái)估計(jì)各個(gè)海拔處的速度場(chǎng)。存儲(chǔ)裝置236還存儲(chǔ)被配置為確定減小成本函數(shù)的操作參數(shù)值的CFD操作參數(shù)模塊210以及被配置為從速度場(chǎng)確定垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)的水平導(dǎo)數(shù)模塊236。此外，存儲(chǔ)裝置236存儲(chǔ)速度場(chǎng)模塊238,其被配置為使用垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)和徑向速度的測(cè)量來(lái)確定包括水平速度的速度場(chǎng)。此外，存儲(chǔ)裝置236存儲(chǔ)拉普拉斯仿真模塊240,其被配置為利用一組一個(gè)或多個(gè)凸形來(lái)近似地形的形狀，以擬合徑向速度的測(cè)量。拉普拉斯仿真模塊240被配置為求解多個(gè)拉普拉斯方程，這些方程定義入口速度場(chǎng)和凸形半徑的特定值的風(fēng)流動(dòng)動(dòng)力學(xué)，以近似地形的形狀。存儲(chǔ)裝置236可使用硬盤驅(qū)動(dòng)器、光學(xué)驅(qū)[0071]風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200包括輸出接口224以渲染各個(gè)海拔處的估計(jì)水平速度。另外，風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200可通過總線212鏈接到顯示接口220,顯示接口220適于將風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200連接到顯示裝置222,其中，顯示裝置222可以是計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、相機(jī)、電視、投影儀或移動(dòng)裝置等。另外，風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)200包括控制接口226,其被配置為將各個(gè)海拔處的估計(jì)水平速度提交給與諸如風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)器集成的控制器228?？刂破?28被配置為基于各個(gè)海拔處的估計(jì)水平速度來(lái)操作機(jī)器。在一些實(shí)施方式中，輸出接口224被配置為將各個(gè)海拔處的估計(jì)水平速度提供給控制器228。[0072]圖3A示出根據(jù)一些實(shí)施方式的被配置為測(cè)量風(fēng)流動(dòng)的徑向速度的示例性遙感儀器的示意圖。激光雷達(dá)300被配置為測(cè)量不同海拔處的風(fēng)流動(dòng)的徑向速度218.不同實(shí)施方式使用不同遙感儀器。這些儀器的示例包括雷達(dá)、激光雷達(dá)和聲雷達(dá)。為了清晰起見，本公開使用激光雷達(dá)300作為示例性遙感儀器。[0073]對(duì)象相對(duì)于給定點(diǎn)的徑向速度是對(duì)象與點(diǎn)之間的距離的變化率。即，徑向速度是對(duì)象速度的指向連接對(duì)象和點(diǎn)的半徑方向的分量。在大氣測(cè)量的情況下，點(diǎn)是地球上的遙感儀器(例如，雷達(dá)、激光雷達(dá)和聲雷達(dá))的位置，徑向速度表示對(duì)象遠(yuǎn)離或接近接收儀器(激光雷達(dá)裝置300)移動(dòng)的速度。這種測(cè)量的徑向速度也被稱為視線(LOS)速度。[0074]遙感儀器通過描述氣流的速度場(chǎng)來(lái)確定流體(例如，空氣)在感興趣體積中的流動(dòng)。例如，激光雷達(dá)300包括：激光器302或聲波發(fā)送器和接收器，其中析；計(jì)算機(jī)304,其用于執(zhí)行進(jìn)一步計(jì)算；以及導(dǎo)航器，其用于使發(fā)送器和/或接收器瞄準(zhǔn)空間中距所述發(fā)送器和接收器相當(dāng)遠(yuǎn)距離處的目標(biāo)。接收器沿著測(cè)量軸檢測(cè)由于遙感系統(tǒng)與所述目標(biāo)之間污染物的存在而被散射的返回信號(hào)306.沿著由可能的瞄準(zhǔn)方向形成的錐體表面308發(fā)送激光。從由于特定空氣污染物所引起的多普勒效應(yīng)而導(dǎo)致的頻移推導(dǎo)感興趣體積310處的顆粒在所述目標(biāo)處的徑向速度。[0075]圖3B示出沿著錐體308的表面和沿著錐體312的中心線在特定海拔處一些實(shí)施方式所測(cè)量的徑向速度的幾何示意圖。激光雷達(dá)測(cè)量提供風(fēng)的徑向(視線)速度分量，由于所測(cè)量執(zhí)行任意3D速度場(chǎng)的精確重構(gòu)。沿著一個(gè)波束的徑向速度314顯示速度向量316的投影，其中激光雷達(dá)位于笛卡爾坐標(biāo)系320、322和324中的位置318處。[0079]徑向速度(也稱為L(zhǎng)OS速度)在各個(gè)海拔被定義為[0080]VR=usinθsiny+vcosθsiny+wcosy方程2[0081]圖3C示出一些實(shí)施方式所使用的復(fù)雜地形330上方的風(fēng)的遙感的示意圖。布置在點(diǎn)332處(例如，山頂處)的激光雷達(dá)300對(duì)錐體執(zhí)行一系列視線測(cè)量，包括沿著錐體表面的測(cè)量334、336、340、342和沿著中心線338的測(cè)量。針對(duì)示出為不同平面344的不同海拔進(jìn)行測(cè)量。以這種方式，對(duì)于各個(gè)海拔344,錐體上的測(cè)量是圓上的測(cè)量，包括在圓周上的不同現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處測(cè)量的不同角方向上的徑向速度的多個(gè)測(cè)量以及在圓心處測(cè)量的垂直方向上的徑向速度的一個(gè)測(cè)量。視線測(cè)量對(duì)應(yīng)于視線速度。[0082]一個(gè)實(shí)施方式旨在針對(duì)各個(gè)海拔確定風(fēng)流動(dòng)的水平速度v。給定這些測(cè)量，可使用幾何關(guān)系并假設(shè)在各個(gè)平面上風(fēng)速均勻來(lái)從徑向速度v的測(cè)量確定水平速度v,的估計(jì)。這里，V?=(u,v?,w)是基于均勻假設(shè)的風(fēng)流動(dòng)的估計(jì)速度。[0085]一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：對(duì)于諸如地形330的復(fù)雜地形，均勻速度假設(shè)導(dǎo)致水平速度的激光雷達(dá)估計(jì)的偏差。主要誤差[0086]圖4示出一些實(shí)施方式用來(lái)估計(jì)風(fēng)流動(dòng)的速度場(chǎng)的風(fēng)流動(dòng)的示例性參數(shù)的示意坡直至點(diǎn)402處的山頂?shù)拇怪彼俣鹊脑龃笠约皬狞c(diǎn)404經(jīng)由山丘的另一斜坡的垂直速度的偏差。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：dw/dx和[0091]流動(dòng)的不可壓縮性是指在流體團(tuán)(以流速移動(dòng)的無(wú)窮小體積)內(nèi)材料密度恒定的[0092]計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)是流體力學(xué)的分支，其使用數(shù)值分析和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)求解和是CFD近似對(duì)于給定海拔處的垂直速度重構(gòu)的水平導(dǎo)數(shù)的平均可足夠準(zhǔn)確，其繼而可用于的是獲得感興趣的各個(gè)海拔處垂直速度的水平梯度的準(zhǔn)確度量。使用視線測(cè)量500,通過為此，一些實(shí)施方式確定使估計(jì)的徑向速度與測(cè)量的徑向速度之間的差減小的操作參數(shù)。[0095]盡管通過CFD提供的第一近似的速度場(chǎng)對(duì)于所需目的而言不準(zhǔn)確，但是可以所需的幾何關(guān)系一起使用方程(3a)和(3b)基于均勻假設(shè)校正506有偏水平速場(chǎng)的第二近似，該實(shí)施方式針對(duì)各個(gè)海拔在速度場(chǎng)的均勻速度假設(shè)下確定有偏速度場(chǎng)508,并且針對(duì)對(duì)應(yīng)海拔使用垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)去除各個(gè)海拔的有偏速度場(chǎng)的均勻速速度場(chǎng)(u,v)。[0101]一些實(shí)施方式通過利用操作參數(shù)的當(dāng)前值求解606定義風(fēng)流動(dòng)的納維-斯托克斯的仿真。納維-斯托克斯方程的離散化是重新表述方程，使得它們可應(yīng)用于計(jì)算流體動(dòng)力[0103]方程4a中考慮了速度和壓力隨時(shí)間的變化。[0106]一些實(shí)施方式將方程4a和方程4b表示為N(p,V)=0,入口速度和方向由Vin、0in指方式提取垂直速度的水平梯度608。[0107]圖7示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于選擇操作參數(shù)的方式基于垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)(HDVV)對(duì)操作參數(shù)值的變化的靈敏度702來(lái)選擇706操作參數(shù)700。在一個(gè)實(shí)施方式中，在CFD仿真期間近似的一組基于目的的操作參數(shù)中選擇靈敏度高于閾值704的操作參數(shù)。以這種方式，一些實(shí)施方式使CFD的未知操作參數(shù)適應(yīng)CFD近似的目的。操作參數(shù)的這種適應(yīng)減少了計(jì)算負(fù)擔(dān)，而不會(huì)降低感興趣量的CFD近似的準(zhǔn)確性。例如，一些實(shí)施方式選擇諸如地形粗糙度、入口平均速度、入口湍流強(qiáng)度和大氣穩(wěn)定性條件的操作參數(shù)。[0108]在一些實(shí)施方式中，操作參數(shù)包括入口邊界條件(速度、方向)、表面粗糙度和大氣口湍流動(dòng)能和耗散。這些操作參數(shù)的值無(wú)法直接從激光雷達(dá)測(cè)量獲得。[0113]C是k-∈湍流模型中的常數(shù)，[0116]Vref是在參考位置選擇的參考速度，并且參考位置可以是任意的[m/s],[0119]湍流動(dòng)能是湍流波動(dòng)的每單位質(zhì)量的動(dòng)能。湍流耗散∈是湍流動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱內(nèi)能的速率。[0120]一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：在許多情況下，用于對(duì)CFD進(jìn)行仿真的操作參數(shù)是遙感測(cè)量不直接提供這些值。[0121]圖8示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于確定操作參數(shù)的當(dāng)前值的方法的流程圖。具體地，一些實(shí)施方式確定802使一組現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處的徑向速度800的測(cè)量與利用操作參數(shù)的當(dāng)前值通過CFD執(zhí)行的同一組現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處的徑向速度的估計(jì)804之間的誤差最小化的操作參數(shù)。[0122]一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：當(dāng)CFD用于提取垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)時(shí)，特定成本函數(shù)806被最小化以獲得操作參數(shù)的估計(jì)。具體地，一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)根據(jù)海拔對(duì)速度場(chǎng)具有不同的影響。為此，成本函數(shù)806包括誤差的加權(quán)組合。各個(gè)誤差對(duì)應(yīng)于海拔之一，并且包括對(duì)應(yīng)海拔處的現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處所測(cè)量的速度與利用操作參數(shù)的當(dāng)前值針對(duì)對(duì)應(yīng)海拔通過CFD仿真的現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處的仿真速度之間的差。另外，至少一些誤差的權(quán)重是不同的。例如，誤差包括與第一海拔對(duì)應(yīng)的第一誤差以及與第二海拔對(duì)應(yīng)的第二誤差，其中，誤差加權(quán)組合中的第一誤差的權(quán)重不同于誤差加權(quán)組合中的第二誤差的權(quán)重。[0123]圖9示出根據(jù)一些實(shí)施方式的向成本函數(shù)中的不同項(xiàng)指派不同權(quán)重的處理。在一些示例中，成本函數(shù)806返回表示CFD仿真(來(lái)自CFD仿真的視線速度)902與在各種海拔處沿著不同波束的視線的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)(來(lái)自激光雷達(dá)測(cè)量的視線速度)900的匹配程度的數(shù)。為此，為了通過CFD確定垂直速度的水平導(dǎo)數(shù)，成本函數(shù)不同地(例如，以不同的權(quán)重慮不同的海拔。例如，在一些實(shí)施方式中，成本函數(shù)包括表示針對(duì)不同海拔的CFD的準(zhǔn)確性的誤差加權(quán)組合。真計(jì)算的徑向速度，w;是加權(quán)因子。各個(gè)項(xiàng)中的誤差與測(cè)量和CFD之間的徑向速度差成比例。為了給予更高海拔處的垂直速度梯度的估計(jì)以更多的權(quán)重，一些實(shí)現(xiàn)方式與海拔(即，裝置位置上方的高度)成比例地設(shè)定加權(quán)因子w;徑向速度的集合，以生成使方程(6)中給出的誤差加權(quán)組合的成本函數(shù)減小的速度場(chǎng)的第一近似。[0127]v的集合表示由風(fēng)流動(dòng)遙感儀器給出的徑向(或視線)速度的測(cè)量。這些值具有非常小的誤差，并且用作波束方向上的風(fēng)的真值。方程(6)中的各個(gè)項(xiàng)(由i表示)對(duì)應(yīng)于由于海拔之一而引起的誤差，并且包括在對(duì)應(yīng)海拔處的現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處測(cè)量的速度v與對(duì)于對(duì)應(yīng)海拔通過CFD仿真的現(xiàn)場(chǎng)線點(diǎn)處的仿真速度之間的差。誤差加權(quán)組合中的各個(gè)誤差的權(quán)重是對(duì)應(yīng)海拔的值的增函數(shù)。[0128]一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：可使用基于直接伴隨循環(huán)(DAL)的CFD框架來(lái)估計(jì)操作參數(shù)的未知值。該框架通過使估計(jì)視線數(shù)據(jù)中的誤差及其前向CFD仿真與可用激光雷達(dá)測(cè)量之間的梯度的成本函數(shù)最小化，然后以迭代方式求解靈敏度(或伴隨CFD)方程來(lái)同時(shí)校正服務(wù)于共同目的的知參數(shù)。服務(wù)于共同目的參數(shù)的靈敏度指示基于DAL的CFD框架的收斂方向。同時(shí)校正減少了更新多個(gè)操作參數(shù)的計(jì)算時(shí)間。對(duì)于任何操作參數(shù)ξ;的靈敏度可被表示為[0131]圖10示出一個(gè)實(shí)施方式用來(lái)以迭代方式確定操作參數(shù)和CFD仿真的結(jié)果的DAL的實(shí)現(xiàn)的示意圖。該實(shí)施方式通過評(píng)估CFD仿真來(lái)估計(jì)操作參數(shù)的最可能值。DAL是以迭代1014方式求解CFD方程1002和伴隨(或靈敏度)方程1004以獲得成本函數(shù)在操作參數(shù)的當(dāng)前估計(jì)相對(duì)于未知操作參數(shù)的靈敏度1006的優(yōu)化方法。DAL利用操作參數(shù)的猜測(cè)或初始估計(jì)對(duì)于先前迭代的變化低于閾值，則DAL方法被視為收斂的1010。通過表述拉格朗日來(lái)獲得方程10a(即，垂直速度梯度)以使用測(cè)量錐體上的激光雷達(dá)視線(LOS)來(lái)校正復(fù)雜地形上方的風(fēng)速[0152]圖11示出根據(jù)一些實(shí)施方式的與風(fēng)流動(dòng)感測(cè)有關(guān)的單個(gè)平面上的各種數(shù)據(jù)點(diǎn)的對(duì)各個(gè)海拔的速度和/或梯度取平均，以生成錐體和圓1100的中心1104。在這些實(shí)施方式單個(gè)平面1200上的所有點(diǎn)處以相同的無(wú)偏值開始，強(qiáng)制空氣的不可壓縮性以減小由LOS測(cè)集柵格。該算法開始于在各個(gè)平面中對(duì)柵格上的所有離散點(diǎn)處的無(wú)偏速度值1200進(jìn)行插[0161]在求解納維-斯托克斯方程時(shí)，計(jì)算成本取決于流體的速度和粘度。對(duì)于大氣流明確地求解大渦并且使用子?xùn)鸥癯叨饶Ｐ?SGS模型)隱含地考慮小渦。使用LES方法的CFD新風(fēng)向和/或新地形)使用高保真CFD求解，可修改低保真模型以學(xué)習(xí)結(jié)果的期望準(zhǔn)確性所需的內(nèi)部模型參數(shù)。的特征向量來(lái)應(yīng)用場(chǎng)反演和機(jī)器學(xué)習(xí)(FIML)方法1302,以學(xué)習(xí)低保真模型1303的內(nèi)部參數(shù)[0167]使用均勻假設(shè)計(jì)算水平速度，激光雷達(dá)對(duì)杯式風(fēng)速計(jì)的相對(duì)誤差為約8%,使用實(shí)施方式強(qiáng)制不可壓縮性假設(shè)以在錐形區(qū)域內(nèi)外重構(gòu)密集場(chǎng)。[0171]圖14示出根據(jù)實(shí)施方式的圓柱體1402周圍的風(fēng)流動(dòng)的壓力1404和速度場(chǎng)1406的[0176]圖15示出根據(jù)實(shí)施方式的地形流動(dòng)模型的幾何。+(方向上的速度U的均勻水平風(fēng)解得出流函數(shù)[0186]φ=Vrcos(θ)的位勢(shì)流動(dòng)和流函數(shù)被給出為數(shù)可被給出為[0199]在組合流動(dòng)1606中，流動(dòng)在點(diǎn)處停滯，因?yàn)橛捎谠戳鲃?dòng)1602的速度與均勻流動(dòng)流動(dòng)1600和源自點(diǎn)1604的流動(dòng)分離流動(dòng)。流線1608外部的流體流動(dòng)來(lái)自均勻流動(dòng)1600,而[0201]圖17A示出根據(jù)一些實(shí)施方式的均勻流動(dòng)1700與雙峰流動(dòng)1702的組合以確定圓柱[0202]圖17B示出根據(jù)實(shí)施方式的用于獲得雙峰流動(dòng)1702的相等強(qiáng)度A的源流動(dòng)1708和流動(dòng)1702的速度勢(shì)和流函數(shù)由下面的方程由下式給出方程21方程22[0210]方程23半徑為R的圓柱體上方的流體流動(dòng)可通過將速度V的均勻流動(dòng)1700和強(qiáng)度A的雙峰流動(dòng)[0216]例如，一種技術(shù)涉及針對(duì)代表典型地點(diǎn)的各種形狀和復(fù)雜地形對(duì)融合的CFD數(shù)據(jù)高斯過程回歸或深度學(xué)習(xí)技術(shù)的處理來(lái)基于所有先前復(fù)雜地形形狀推斷新的復(fù)雜地形形法來(lái)確定單個(gè)或多個(gè)圓柱體的等效半徑以求解逆問題[0217]圖18示出根據(jù)一些實(shí)施方式的半徑b的圓柱體與地形之間的示例性映射。這種保形映射的示例是儒可夫斯基(Joukowski)翼型，其是指穿過一系列翼型形狀的位勢(shì)流動(dòng)的中，保形映射是局部保留角度，但未必保留長(zhǎng)度的函數(shù)。只要各個(gè)點(diǎn)處的雅可比行列式(Jacobian)是正標(biāo)量乘以旋轉(zhuǎn)矩陣(與行列式矩陣正交),變換就是保形的。一些實(shí)施方式定義將保形性定義為包括反向映射，其雅可比行列式可被寫為任何標(biāo)量乘以任何正交矩[0219]圖19示出根據(jù)一些實(shí)施方式的疊加一組圓柱體1900、1902、1904和1906以用于與加以形成圓柱體的疊加形狀1912或分布。上述圓柱體的半徑被確定為使得這些圓柱體的拉普拉斯流動(dòng)的視線速度最接近測(cè)量。[0220]圓柱體r1、r2、r3和r4的半徑是未知的。另外，風(fēng)1910的速度U是未知的。在一些實(shí)施方式中，速度U可對(duì)應(yīng)于上游速度。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：圓柱體的半徑{r}=N(N是圓柱體的數(shù)量)和速度U可通過伴隨方法確定。圓柱體的半徑和速度U的確定參照?qǐng)D21來(lái)詳細(xì)說(shuō)明。[0221]圖20示出根據(jù)一些實(shí)施方式的構(gòu)造和評(píng)估包括LOS測(cè)量和來(lái)自拉普拉斯疊加仿真的LOS的成本函數(shù)的示意圖。以來(lái)自激光雷達(dá)測(cè)量的視線速度2000和來(lái)自拉普拉斯疊加2002的視線速度，成本函數(shù)評(píng)估得出在各種海拔處沿著不同波束的視線表示來(lái)自拉普拉斯疊加2002的視線速度與來(lái)自激光雷達(dá)測(cè)量2000的視線速度的匹配程度的數(shù)值。選擇加權(quán)因子2004,使得各個(gè)海拔校正項(xiàng)與偏差量成比例。一個(gè)示例是使用激光雷達(dá)上方的高度作為這種加權(quán)，因?yàn)樵谳^高的高度處偏差變高。使用包括解析解的多個(gè)圓柱體的輕量化方法來(lái)評(píng)估成本函數(shù)。因此，由于沒有對(duì)偏微分方程(PDE)或微分方程數(shù)值求解，所以計(jì)算時(shí)間顯著減少，這繼而允許在線重構(gòu)風(fēng)或在線估計(jì)各個(gè)海拔處的水平速度。[0222]圖21示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于確定圓柱體的半徑和上游速度U的DAL的實(shí)現(xiàn)的框圖。該實(shí)施方式通過使成本函數(shù)最小化來(lái)估計(jì)圓柱體的最可能分布和上游速度。DAL方法利用圓柱體半徑和上游速度的初始估計(jì)來(lái)初始化2100。這里，DAL是以迭代2114方式包括圓柱體的分布2102和伴隨(或靈敏度)方程2104的位勢(shì)流動(dòng)的解析解的優(yōu)化方法。這種優(yōu)化提供成本函數(shù)在未知元(即，圓柱體半徑和上游速度)的當(dāng)前估計(jì)相對(duì)于未知元的靈敏度2106。在每次迭代之后，使用共軛梯度下降2108來(lái)更新圓柱體半徑和上游速度的當(dāng)前值的估計(jì)。根據(jù)一些實(shí)施方式，使用共軛梯度下降更新未知元的當(dāng)前估計(jì)涉及在成本函數(shù)的靈敏度下降最多的方向上更新。[0223]此外，檢查2110收斂標(biāo)準(zhǔn)。這種收斂標(biāo)準(zhǔn)的示例是連續(xù)迭代之間的成本函數(shù)的變化。另一示例是估計(jì)相對(duì)于先前迭代的變化低于閾值。如果不滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)，則開始下一迭代，其中確定圓柱體分布2102的位勢(shì)流動(dòng)的解析解。在滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)的情況下，獲得2112圓柱體半徑和上游速度的最終估計(jì)。[0224]圖22示出根據(jù)一些實(shí)施方式的垂直速度的水平梯度的估計(jì)的示意圖。獲得2200來(lái)自激光雷達(dá)測(cè)量的視線速度。此外，使用來(lái)自激光雷達(dá)測(cè)量2200的視線速度確定2202圓柱體的最可能分布和上游速度。在一些實(shí)施方式中，通過使成本函數(shù)最小化來(lái)確定圓柱體的最可能分布和上游速度2202。例如，可基于成本函數(shù)的靈敏度迭代地執(zhí)行成本函數(shù)的最小化?；谒_定圓柱體的分布和上游速度，可估計(jì)2204垂直速度的水平梯度。[0225]風(fēng)流動(dòng)的湍流[0226]圖23A和圖23B共同示出一些實(shí)施方式用于在復(fù)雜地形中進(jìn)行風(fēng)流動(dòng)湍流測(cè)量的原理的示意性概覽。諸如激光雷達(dá)的遙感儀器用于在一組時(shí)間步內(nèi)針對(duì)各個(gè)海拔測(cè)量視線(LOS)點(diǎn)中的風(fēng)的徑向速度2300。然而，與水平速度有關(guān)的湍流量是感興趣的參數(shù)。[0227]為此，一些實(shí)施方式旨在確定與各個(gè)海拔的風(fēng)流動(dòng)的水平速度有關(guān)的湍流量。一些實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：使用幾何關(guān)系并且假設(shè)風(fēng)速在測(cè)量錐體內(nèi)部的各個(gè)平面上均分鐘)內(nèi)取平均。圖23B所示的水平線2314表示水平速度在一段時(shí)間內(nèi)的平均。水平速度無(wú)偏水平速度2316在一段時(shí)間內(nèi)的平均。無(wú)偏水平速度的平均在圖23B中由水平線2318表示。標(biāo)準(zhǔn)偏差被確定2308為無(wú)偏水平速度2316與無(wú)偏水平速度的平均2318之間的差的平[0233]u=ū+u'[0235]urms=√u'2[0244]圖24A示出使用自相關(guān)函方程25方程26[0248]其中pu、PvP是自相關(guān)函數(shù)(ACF),并且u'Bs和v'Bs從激光雷達(dá)測(cè)量獲得。方程個(gè)聲波風(fēng)速計(jì)隔開大約11.5m布置在各個(gè)測(cè)量高度處的相對(duì)吊桿上。圓的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)所花費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行仿真?；跁r(shí)移和投影的數(shù)據(jù)(即，聲波數(shù)據(jù)達(dá)方差值，其中校正方程中的w'2的值被視為通過激光雷達(dá)垂直波束測(cè)量的速度方差。當(dāng)w'2的值較小時(shí)，在穩(wěn)定條件下方差校正沒有顯著改變方差值，但是在不穩(wěn)u'2和v'2的估計(jì)值減小超過20%,從而導(dǎo)致估計(jì)值更接近風(fēng)速計(jì)所測(cè)量的值。[0253]一些其它實(shí)施方式基于這樣的認(rèn)識(shí)：可使用最小二乘法來(lái)計(jì)算自相關(guān)函數(shù)的值。這些實(shí)施方式產(chǎn)生與從聲波數(shù)據(jù)計(jì)算的值相似的p和p值以及與聲波值相比遠(yuǎn)低的p值。一組凸形近似的地形訓(xùn)練ACF。在另一實(shí)施方式中，ACF考慮實(shí)際地形來(lái)訓(xùn)練并且可在使用以一組凸形的地形近似在線估計(jì)湍流期間應(yīng)用，以獲得實(shí)際湍流。[0255]圖24C示出根據(jù)一些實(shí)施方式基于與高保真CFD仿真的比較計(jì)算自相關(guān)函數(shù)pu、Pv和p的值的示意圖。高保真CFD仿真基于數(shù)據(jù)同化并且用于對(duì)激光雷達(dá)2412所使用的測(cè)量技術(shù)進(jìn)行仿真。可例如使用在開源現(xiàn)場(chǎng)操作和操縱(OpenFOAM)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)工具箱上構(gòu)建的海上/近海風(fēng)能仿真器(SOWFA)內(nèi)的大渦仿真(LES)求解器來(lái)執(zhí)行高保真仿真。求解器是不可壓縮的，并且使用非結(jié)構(gòu)化有限體積表述。通過布辛涅司克(Boussinesq)浮力強(qiáng)迫項(xiàng)包括浮力效應(yīng)。利用致動(dòng)線對(duì)渦輪機(jī)進(jìn)行建模。然后比較2414來(lái)自高保真仿真的LOS數(shù)據(jù)與激光雷達(dá)的輸出，并且計(jì)算2416自相關(guān)函數(shù)p、p和p的值，使得激光雷達(dá)測(cè)量與CFD仿真之間的差異最小。換言之，求解最小二乘問題以評(píng)估自相關(guān)函數(shù)值。[0256]另選地，這些值可通過將風(fēng)速計(jì)數(shù)據(jù)或高保真仿真數(shù)據(jù)映射至從LOS數(shù)據(jù)提取的水平速度的標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)確定，并且以方程25和方程26擬合自相關(guān)函數(shù)。[0257]圖25示出根據(jù)一些實(shí)施方式的用于確定風(fēng)流動(dòng)湍流的風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500的框圖。風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500包括輸入接口2502以在一組時(shí)間步內(nèi)針對(duì)各個(gè)海拔接收現(xiàn)場(chǎng)線方向的徑向速度的一組測(cè)量2518。在一些實(shí)施方式中，測(cè)量2518由遙感儀器(例如，基于地面的激光雷達(dá))在錐體上測(cè)量。風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500可具有將系統(tǒng)2500與其它系統(tǒng)和裝置連接的多個(gè)接口。例如，網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC)2514適于將風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500通過總線2512連接到網(wǎng)絡(luò)2516,網(wǎng)絡(luò)2516將風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500與被配置為在各個(gè)時(shí)間步測(cè)量風(fēng)流動(dòng)的徑向速度的遙感儀器連接。通過網(wǎng)絡(luò)2516(無(wú)線地或有線地),風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500在一組時(shí)間步內(nèi)針對(duì)各個(gè)海拔接收現(xiàn)場(chǎng)線方向的徑向速度的一組測(cè)量2518。[0258]此外，在一些實(shí)施方式中，通過網(wǎng)絡(luò)2516,測(cè)量2518可被下載并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)系統(tǒng)2536內(nèi)以供進(jìn)一步處理。另外地或另選地，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500包括將處理器2504連接到鍵盤2532和指點(diǎn)裝置2354的人機(jī)接口2530,其中，指點(diǎn)裝置2354可包括[0259]風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500包括被配置為執(zhí)行所存儲(chǔ)的指令的處理器2504以及存儲(chǔ)可由處理器2504執(zhí)行的指令的存儲(chǔ)器2506。處理器2504可以是單核處理器、多核處理器、計(jì)算集群或任何數(shù)量的其它配置。存儲(chǔ)器2506可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、閃存或任何其它合適的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。處理器2504通過總線2512連接到一個(gè)或更多個(gè)輸入和輸出接口和/或裝置。[0260]根據(jù)一些實(shí)施方式，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器2506中的指令實(shí)現(xiàn)一種用于在一組時(shí)間步內(nèi)從各個(gè)海拔處的徑向速度的一組測(cè)量2518確定一組不同海拔處的風(fēng)流動(dòng)湍流的方法。為此，存儲(chǔ)裝置2536可適于存儲(chǔ)不同模塊，這些模塊存儲(chǔ)用于處理器2504的可執(zhí)行指令。存儲(chǔ)裝普拉斯仿真模塊240。這些模塊在圖2的描述中進(jìn)行了說(shuō)明。此外，存儲(chǔ)裝置2536存儲(chǔ)校正函數(shù)2538,校正函數(shù)2538被訓(xùn)練以減小地面真值與所確定的無(wú)偏水平速度之間的差以校正無(wú)偏水平速度。存儲(chǔ)裝置2536可使用硬盤驅(qū)動(dòng)器、光學(xué)驅(qū)動(dòng)器、拇指驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)器陣列或其任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。[0261]處理器2504被配置為將各個(gè)海拔和各個(gè)時(shí)間步的無(wú)偏水平速度估計(jì)為利用為對(duì)應(yīng)時(shí)間步確定的估計(jì)速度場(chǎng)的垂直速度的對(duì)應(yīng)水平導(dǎo)數(shù)校正的對(duì)應(yīng)徑向速度的水平投影。此外，處理器2504被配置為在各個(gè)海拔處確定無(wú)偏水平速度在包括一組時(shí)間步的時(shí)間段內(nèi)的平均，隨后基于各個(gè)時(shí)間步的無(wú)偏水平速度和無(wú)偏水平速度的平均來(lái)確定湍流。根據(jù)實(shí)施方式，時(shí)間段為10分鐘的倍數(shù)并且時(shí)間步之間的差為秒的倍數(shù)。[0262]風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500包括輸出接口2524,其渲染各個(gè)海拔處的湍流。另外，風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500可通過總線2512鏈接到適于將風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500連接到顯示裝置2522的顯示接口2520,其中，顯示裝置2522可以是計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、相機(jī)、電視、投影儀或移動(dòng)裝置等。另外，風(fēng)流動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)2500包括控制接口2526,其被配置為將各個(gè)海拔處估計(jì)的湍流提交給與諸如風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)器集成的控制器2528.根據(jù)實(shí)施方式，控制器2528被配置為基于各個(gè)海拔處估計(jì)的湍流來(lái)操作機(jī)器。[0263]圖26示出包括與采用一些實(shí)施方式的原理的系統(tǒng)2500通信的控制器2606的風(fēng)力渦輪機(jī)2602的示意圖。復(fù)雜地形2604上的風(fēng)力渦輪機(jī)2602與系統(tǒng)2500集成。風(fēng)力渦輪機(jī)2602可配備有收發(fā)器，其實(shí)現(xiàn)風(fēng)力渦輪機(jī)的控制器2606通過有線或無(wú)線通信信道與系統(tǒng)[0264]激光雷達(dá)300在一組時(shí)間步內(nèi)針對(duì)各個(gè)海拔測(cè)量在復(fù)雜地形2604和風(fēng)力渦輪機(jī)2602的葉片上方流動(dòng)的風(fēng)2600的LOS速度。系統(tǒng)2500接收激光雷達(dá)測(cè)量(如圖25中描述的)。基于所接收的激光雷達(dá)測(cè)量，系統(tǒng)2500估計(jì)各個(gè)海拔和各個(gè)時(shí)間步的風(fēng)流動(dòng)2600的無(wú)偏水平速度。此外，系統(tǒng)2500估計(jì)風(fēng)流動(dòng)2600的湍流量，例如湍流強(qiáng)度和湍流動(dòng)能。系統(tǒng)2500將所估計(jì)的水平速度和湍流量提交給控制器2606。控制器2606基于所估計(jì)的水平速度和湍流量來(lái)生成控制輸入，以用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)2602。[0265]例如，大于閾值的水平速度和湍流導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)2602上的不規(guī)則風(fēng)載荷。在這些條件下操作風(fēng)力渦輪機(jī)2602會(huì)影響能量生產(chǎn)以及風(fēng)力渦輪機(jī)2602的刀片的結(jié)構(gòu)。在所估計(jì)的水平速度或湍流大于閾值的情況下，控制器2606生成導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)2602的停止或制動(dòng)的控制輸入。由此，防止了不規(guī)則風(fēng)對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)2602的不期望的影響。另外，控制器2606可基于所估計(jì)的水平速度來(lái)致動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)2602,而非任意地致動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)。另選地，控制器2606可根據(jù)所估計(jì)的水平速度和湍流二者來(lái)致動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)2602。由此，風(fēng)力渦輪機(jī)2602的能量生產(chǎn)增加，并且風(fēng)力渦輪機(jī)2602所經(jīng)歷的風(fēng)載荷減少，這繼而延長(zhǎng)了渦輪機(jī)2602壽命。[0266]以下描述僅提供示例性實(shí)施方式，并非旨在限制本公開的范圍、適用性或配置。相反，示例性實(shí)施方式的以下描述將向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施方式的可行描述。在不脫離所附權(quán)利要求中闡述的公開的主題的精神和范圍的情況下，可以想到可對(duì)元件的