本申请涉及风速风向采集技术相关领域，具体涉及一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法及系统。
背景技术：
1、随着铁路行业的飞速发展，高铁线路覆盖总里程越来越大，为保障列车的安全运行，铁路环境的风力监测变得尤为重要，但国产超声波测风传感器处于发展初级阶段，准确性、可靠性难以保证，并且缺乏适用于各种铁路场景的风力监测设备，难以满足铁路行业的需求，如果采用进口的超声波风速风向计，又因为国内缺乏成熟的标定方法和手段，设备校准维护困难，同时高速铁路由于地理位置和环境因素的差异越来越大，缺少能够适应铁路沿线地区的有效加热办法并且可靠性不高，超声波信号在复杂环境下易受干扰，进而导致风速风向采集的测量精度不足。
2、因此，现阶段相关技术中，存在铁路复杂环境下超声波测风传感器的加热可靠性不足、超声波信号易受干扰，进而导致的铁路用风力测量结果不够精准的技术问题。
技术实现思路
1、本申请通过提供一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法及系统，采用读取测风传感器基础装配信息、激活温度传感器并实时测温、超声波的收发控制与层级存异判定校准等技术手段，解决了现有风速风向采集存在的铁路复杂环境下超声波测风传感器的加热可靠性不足、超声波信号易受干扰，进而导致的铁路用风力测量结果不够精准的技术问题，达到了提高铁路用测风传感器的测量精度和环境适应性的技术效果。
2、本申请提供一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法，所述方法包括：读取装配于目标铁路的超声波测风传感器的基础装配信息，其中，所述超声波测风传感器为两向四位结构；接收风力采集指令，并激活温度传感器，进行铁路环境的实时温度检测，确定实时温度数据；若所述实时温度数据不满足温度阈值，生成预加热指令，驱动加热装置将压电陶瓷加热至温度阈值，所述温度阈值基于正常检测需求确定，所述预加热指令标识有加热温度与加热时间；基于所述基础装配信息，驱动所述压电陶瓷进行超声波的收发控制，确定收发超声波，其中，所述压电陶瓷为进行电-声能量转换的发射源，所述收发超声波包括正向超声波与反向超声波；结合信号处理模块，对所述收发超声波进行层级存异判定与校准，确定标准超声波信号；基于所述标准超声波信号，提取信号特征并进行时差法计算，确定铁路风力数据，所述铁路风力数据包括风向数据与风速数据。
3、在可能的实现方式中，所述接收风力采集指令之后，还执行以下处理：随着所述风力采集指令的接收，生成设备自检指令；基于所述设备自检指令，对所述超声波测风传感器进行上电自检，确定自检参数；若所述自检参数不满足设备标准参数，进行设备校准示警，对所述超声波测风传感器进行设备服役状态的异常溯源与校准。
4、在可能的实现方式中，驱动所述压电陶瓷进行超声波的收发控制，执行以下处理：基于所述超声波测风传感器的两向四位结构，确定正向测风组与反向测风组；确定发射超声波，分别驱动所述正向测风组与所述反向测风组的发射组件，并获取接收组件的正向超声波与反向超声波；将所述发射超声波与所述正向超声波、所述反向超声波作为所述收发超声波。
5、在可能的实现方式中，搭建信号处理模块，执行以下处理：读取多场景下的历史检测记录，进行信号传输缺陷检测，确定泛化信号缺陷，所述泛化信号缺陷满足预定频次，包括至少一个；针对所述泛化信号缺陷，配置信号缺陷补偿算法；基于所述信号缺陷补偿算法，训练多级处理层，其中，各级处理层配置有基于缺陷判定规则的信号检测关卡；联合所述多级处理层，生成所述信号处理模块。
6、在可能的实现方式中，结合信号处理模块，对所述收发超声波进行层级存异判定与校准，确定标准超声波信号，还执行以下处理：基于一级处理层的第一信号检测关卡，对所述收发超声波进行缺陷决策与分割，提取第一缺陷信号段与第一标准信号段；对所述第一缺陷信号段执行基于所述一级处理层的信号补偿处理，确定一层处理结果；整合所述一层处理结果与所述第一标准信号段，确定一步处理信号；对所述一步处理信号进行处理层流转，直至完成n级处理层的关卡分割与算法补偿处理，确定所述标准超声波信号。
7、在可能的实现方式中，所述提取信号特征并进行时差法计算，执行以下处理：识别所述标准超声波信号的传输时长，所述传输时长包括正向传输时长与反向传输时长，为基于信号发射与接收的间隔时间；基于正向测风组与反向测风组，测量确定的基线长度；基于所述传输时长与所述基线长度，结合超声测风计算公式，计算获取所述铁路风力数据。
8、在可能的实现方式中，所述确定铁路风力数据之后，还执行以下处理：确定衡量铁路风力数据准确度的指标阈值，所述指标阈值包括静态指标阈值与动态指标阈值；确定基于所述风力采集指令的采集任务状态；基于所述采集任务状态，判定是否满足所述指标阈值，生成数据准确度评估结果。
9、本申请还提供了一种基于超声波的铁路用风速风向采集系统，包括：
10、测风传感器装配信息读取模块，所述测风传感器装配信息读取模块用于读取装配于目标铁路的超声波测风传感器的基础装配信息，其中，所述超声波测风传感器为两向四位结构；
11、实时温度检测判定模块，所述实时温度检测判定模块用于接收风力采集指令，并激活温度传感器，进行铁路环境的实时温度检测，确定实时温度数据；若所述实时温度数据不满足温度阈值，生成预加热指令，驱动加热装置将压电陶瓷加热至温度阈值，所述温度阈值基于正常检测需求确定，所述预加热指令标识有加热温度与加热时间；
12、超声波收发控制模块，所述超声波收发控制模块用于基于所述基础装配信息，驱动所述压电陶瓷进行超声波的收发控制，确定收发超声波，其中，所述压电陶瓷为进行电-声能量转换的发射源，所述收发超声波包括正向超声波与反向超声波；
13、标准超声波信号确定模块，所述标准超声波信号确定模块用于结合信号处理模块，对所述收发超声波进行层级存异判定与校准，确定标准超声波信号；
14、铁路风力数据确定模块，所述铁路风力数据确定模块用于基于所述标准超声波信号，提取信号特征并进行时差法计算，确定铁路风力数据，所述铁路风力数据包括风向数据与风速数据。
15、拟通过本申请提出的一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法及系统，读取装配于目标铁路的超声波测风传感器的基础装配信息，在接收风力采集指令之后激活温度传感器，进行铁路环境的实时温度检测，确定实时温度数据，若实时温度数据不满足温度阈值，生成预加热指令，驱动加热装置将压电陶瓷加热至温度阈值，基于基础装配信息，驱动压电陶瓷进行超声波的收发控制，确定收发超声波，结合信号处理模块，对所述收发超声波进行层级存异判定与校准，确定标准超声波信号，基于标准超声波信号，提取信号特征并进行时差法计算，确定铁路风力数据，解决了现有风速风向采集存在的铁路复杂环境下超声波测风传感器的加热可靠性不足、超声波信号易受干扰，进而导致的铁路用风力测量结果不够精准的技术问题，达到了提高铁路用测风传感器的测量精度和环境适应性的技术效果。
1.一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法，其特征在于，所述接收风力采集指令之后，所述方法还包括：
3.如权利要求1所述的一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法，其特征在于，驱动所述压电陶瓷进行超声波的收发控制，所述方法还包括：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，搭建信号处理模块，所述方法还包括：
5.如权利要求4所述的一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法，其特征在于，结合信号处理模块，对所述收发超声波进行层级存异判定与校准，确定标准超声波信号，所述方法还包括：
6.如权利要求1所述的一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法，其特征在于，所述提取信号特征并进行时差法计算，所述方法还包括：
7.如权利要求1所述的一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法，其特征在于，所述确定铁路风力数据之后，所述方法还包括：
8.一种基于超声波的铁路用风速风向采集系统，其特征在于，所述系统用于实施权利要求1-7任一项所述的一种基于超声波的铁路用风速风向采集方法，所述系统包括：
