技术特征：
1.一种双向测流的侧扫多普勒雷达流速仪，其特征在于，所述侧扫多普勒雷达流速仪悬挂安装在水域岸边的支架上，所述侧扫多普勒雷达流速仪执行的流速测量方法包括：按照俯角α向水域的表面不同位置发射两个电磁波波束，并分别接收两个电磁波波束经水面反射后返回的回波信号；基于多普勒原理根据两个回波信号分别计算得到的两个流速分量，并将两个流速分量按照俯角α投影到水面得到两个水面投影流速；基于卡尔曼跟踪算法对两个水面投影流速进行滤波处理；对滤波处理后的两个水面投影流速v
1p
和v
2p
进行矢量合成得到水域的流速测量结果。2.根据权利要求1所述的侧扫多普勒雷达流速仪，其特征在于，所述侧扫多普勒雷达流速仪在基于卡尔曼跟踪算法对两个流速分量进行滤波处理时：对于每个流速分量，基于流速分量的当前时刻的测量值、前一时刻的预测值和前一时刻的测量值更新卡尔曼跟踪算法的系统噪声的协方差和测量噪声的协方差，并利用更新后的卡尔曼跟踪算法对流速分量的当前时刻的测量值进行滤波处理。3.根据权利要求2所述的侧扫多普勒雷达流速仪，其特征在于，更新系统噪声的协方差和测量噪声的协方差的方法包括按照下列公式更新：其中，r(k)是更新后的测量噪声的协方差，q(k)是更新后的系统噪声的协方差，r(k-1)是更新前的测量噪声的协方差，q(k-1)是更新前的系统噪声的协方差；λ是补偿量权值；x(k)是流速分量的当前时刻的测量值，x(k-1)是流速分量的前一时刻的测量值，x
′
(k-1)是流速分量的前一时刻的预测值。4.根据权利要求1所述的侧扫多普勒雷达流速仪，其特征在于，对滤波处理后的两个水面投影流速v
1p
和v
2p
进行矢量合成得到水域的流速测量结果的方法包括：根据滤波处理后的两个水面投影流速v
1p
和v
2p
的流动速率以及方向，通过矢量合成得到水域中水流的流动速率v
r
和流动方向，得到流速测量结果；其中，水域中水流的流动速率为β是根据滤波处理后的两个水面投影流速v
1p
和v
2p
的方向确定的两个水面投影流速之间的夹角。5.根据权利要求4所述的侧扫多普勒雷达流速仪，其特征在于，两个水面投影流速之间的夹角β为：当两个水面投影流速均沿着水流正方向或者均沿着水流负方向时，确定β＝|γ
1-γ2|；当两个水面投影流速中一个沿着水流正方向、另一个沿着水流负方向，且两个水面投影流速与零度角方向的夹角之和超过180
°
时，确定β＝360
°‑
γ
1-γ2；当两个水面投影流速中一个沿着水流正方向、另一个沿着水流负方向，且两个水面投影流速与零度角方向的夹角之和未超过180
°
时，确定β＝γ1+γ2；其中，γ1是水面投影流速v
1p
与零度角方向的夹角，γ2是水面投影流速v
2p
与零度角方向的夹角，水流正方向从所述侧扫多普勒雷达流速仪所在一侧的岸边指向对向的另一侧岸
边，水流负方向从对向的另一侧岸边指向所述侧扫多普勒雷达流速仪所在一侧的岸边；零度角方向平行于所述侧扫多普勒雷达流速仪所在位置的岸边。6.根据权利要求4所述的侧扫多普勒雷达流速仪，其特征在于，得到水域中水流的流动方向的方法包括：当两个水面投影流速的方向均沿着水流正方向时，确定水域中水流的流动方向沿着水流正方向且与零度角方向的夹角为θ＝γ
min
+φ；当两个水面投影流速的方向均沿着水流负方向时，确定水域中水流的流动方向沿着水流负方向且与零度角方向的夹角为θ＝γ
min
+φ；其中，φ；其中，表示两个水面投影流速中与零度角方向的夹角较小的一个水面投影流速，γ
min
表示v
γmin
与零度角方向的夹角；v
γmax
表示两个水面投影流速中与零度角方向的夹角较大的一个水面投影流速，γ
max
表示v
γmax
与零度角方向的夹角；当两个水面投影流速中一个沿着水流正方向、另一个沿着水流负方向，且两个水面投影流速与零度角方向的夹角之和超过180
°
时：当γ
p
+ψ≤180
°
时确定水域中水流沿着水流正方向且与零度角方向的夹角为θ＝γ
p
+ψ；当γ
p
+ψ>180
°
时确定水域中水流沿着水流负方向且与零度角方向的夹角为θ＝360
°‑
(γ
p
+ψ)；当两个水面投影流速中一个沿着水流正方向、另一个沿着水流负方向，且两个水面投影流速与零度角方向的夹角之和未超过180
°
时：当γ
p-ψ≥0
°
时确定水域中水流沿着水流正方向且与零度角方向的夹角为θ＝γ
p-ζ；当γ
p-ψ<0
°
时确定水域中水流沿着水流负方向且与零度角方向的夹角为θ＝ζ-γ
p
；其中，其中，是两个水面投影流速中沿着水流正方向的水面投影流速，γ
p
是与零度角方向的夹角；是两个水面投影流速中沿着水流负方向的水面投影流速，γ
n
是与零度角方向的夹角；其中，水流正方向从所述侧扫多普勒雷达流速仪所在一侧的岸边指向对向的另一侧岸边，水流负方向从对向的另一侧岸边指向所述侧扫多普勒雷达流速仪所在一侧的岸边；零度角方向平行于所述侧扫多普勒雷达流速仪所在位置的岸边。7.根据权利要求1所述的侧扫多普勒雷达流速仪，其特征在于，所述侧扫多普勒雷达流速仪执行的流速测量方法还包括：对矢量合成得到的水域的流速测量结果进行矢量分解，得到各个水面方向的流速分量，构建得到水域的二维水面流速剖面图，所述二维水面流速剖面图包含水域的水面任意方向上的流速分量。8.根据权利要求1所述的侧扫多普勒雷达流速仪，其特征在于，所述侧扫多普勒雷达流速仪包括主控芯片及其相连的两个射频收发芯片，所述侧扫多普勒雷达流速仪悬挂安装在水域岸边的支架上时，两个射频收发芯片的射频收发通道按照俯角α分别朝向水域的表面不同位置；所述主控芯片分别通过两个射频收发芯片发射两个电磁波波束并分别接收对应
的回波信号。9.根据权利要求1所述的侧扫多普勒雷达流速仪，其特征在于，俯角α与支架的高度和水域的宽度相关，所述侧扫多普勒雷达流速仪发射的电磁波波束覆盖水域的有效区域。10.根据权利要求1所述的侧扫多普勒雷达流速仪，其特征在于，所述侧扫多普勒雷达流速仪执行流速测量方法得到水域的流速测量结果后进入休眠状态，直至下一个工作周期再执行流速测量方法。
技术总结
本申请公开了一种双向测流的侧扫多普勒雷达流速仪，涉及水文技术领域，该侧扫多普勒雷达流速仪悬挂安装在水域岸边的支架上，向水域的表面不同位置发射两个电磁波波束并接收回波得到两个流速分量，并将两个流速分量投影到水面得到两个水面投影流速后基于卡尔曼跟踪算法进行滤波处理，对滤波处理后的两个水面投影流速进行矢量合成得到水域的流速测量结果。该侧扫多普勒雷达流速仪通过获取水域的水面上两个不同方向的水面投影流速进行合成，即便水域中的水流方向发生变化也能准确快速的得到流速测量结果，本申请结合卡尔曼跟踪算法进行滤波处理，可以降低天气等外界因素带来的误差，提高测量精度。提高测量精度。提高测量精度。
技术研发人员：许辉 王星
受保护的技术使用者：智驰华芯（无锡）传感科技有限公司
技术研发日：2022.09.05
技术公布日：2022/11/8