单多普勒激光雷达机场小尺度风场反演研究-激光与红外.PDF

第４０卷　 第１１期　 　 　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．１１ 　 ２０１０年１１月　 　 　　　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２０１０ 　　文章编号：１００１５０７８（２０１０）１１１１６８０５ ·激光应用技术 · 单多普勒激光雷达机场小尺度风场反演研究 蒋立辉，范道兵，庄子波，熊兴隆 （智能信号与图像处理天津市重点实验室 中国民航大学电子信息工程学院，天津３００３００） 摘　要：基于机场上空小尺度风场结构特点以及单多普勒激光雷达测风原理，本文在现有气象 雷达三维风场反演的ＶＶＰ方法的基础上，提出一种基于三维风场在分析体积内均匀分布假设 的几何反演算法。此方法对单多普勒激光雷达测得的径向速度进行处理，实现对机场上空实 际风速大小及其角度的反演，进而对风切变等灾害性天气完成探测。通过反演数据与原始数 据进行比较，分析反演误差，结果表明几何方法能够较好的反映小尺度风场变化趋势。 关键词：风场反演；多普勒激光雷达；ＶＶＰ算法；几何算法 中图分类号：ＴＮ９５８．９８　　　文献标识码：Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆａｉｒｐｏｒｔｍｉｃｒｏｓｃａｌｅｗｉｎｄｆｉｅｌｄｒｅｔｒｉｅｖａｌｗｉｔｈ ｓｉｎｇｌｅＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒ ＪＩＡＮＧＬｉｈｕｉ，ＦＡＮＤａｏｂｉｎｇ，ＺＵＨＡＮＧＺｉｂｏ，ＸＩＯＮＧＸｉｎｇｌｏｎｇ （ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＳｉｇｎａｌａｎｄＩｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＫｅｙＬａｂｉｎＴｉａｎＪｉｎ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＣＡＵＣ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｌｏｗｌｅｖｅｌｍｉｃｒｏｓｃａｌｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｍｏｄｅｌａｂｏｖｅｔｈｅａｅｒｏｄｒｏｍｅａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＤｏｐｐｌｅｒｌｉ ｄａｒｗｉｎｄｄａｔａ，ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｒａｄａｒｗｉｎｄ３Ｄｒｅｔｒｉｅｖａｌ．Ｔｈｅａｌｇｏ ｒｉｔｈｍｉｓａｎｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｔｏｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇＶＶＰｔｈｅｏｒｉｅｓａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｕｎｄｅｒｔｈｅａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｔｈａｔａ３Ｄ ｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｓｌｏｃａｌｌｙｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｒｏｃｅｓｓｅｓｔｈｅｒａｄｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｉｓｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒ，ｔｏｒｅ ｔｒｉｅｖａｌｔｈｅａｃｔｕａｌｗｉｎｄｓｐｅｅｄａｎｄａｎｇｌｅ．Ｓｏｗｅｃａｎｄｅｔｅｃｔｔｈｅｗｉｎｄｓｈｅａｒａｎｄｏｔｈｅｒｄｉｓａｓｔｒｏｕｓｗｅａｔｈｅｒ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅｒｅｔｒｉｅｖａｌｄａｔａｗｉｔｈｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｄａｔａ，ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｔｒｉｅｖａｌｅｒｒｏｒｓｗａｓｍａｄｅ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｅｔｈ ｏｄｃａｎｂｅｔｔｅｒｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｏｆｍｉｃｒｏｓｃａｌｅｗｉｎｄｆｉｅｌｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄｒｅｔｒｉｅｖａｌ；Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒ；ＶＶＰａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ ［１］ １　引　言 普勒频移，根据频移量的大小计算风速 。而且激