臨近空間風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)飛行器的姿態(tài)控制和飛行安全具有重要意義。針對(duì)中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所自行研制的可搭載于臨近空間飛行器的直接探測(cè)多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)（DWL）原理樣機(jī),介紹了其工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并給出了相關(guān)的技術(shù)參數(shù)。對(duì)該DWL原理樣機(jī)進(jìn)行了地面自測(cè)試實(shí)驗(yàn),并將反演結(jié)果與相干探測(cè)激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)（CDL）和探空氣球的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果顯示:該DWL原理樣機(jī)反演的近地面的風(fēng)速風(fēng)向結(jié)果與CDL和探空氣球的測(cè)量結(jié)果具有良好的一致性。在0.3～1.1 km的高度范圍內(nèi),以CDL的測(cè)量結(jié)果為基準(zhǔn),該DWL原理樣機(jī)反演的風(fēng)速均方根誤差（RMSE）為1.38 m/s,風(fēng)向均方根誤差為9°;在0～3 km的高度范圍內(nèi),以探空氣球的測(cè)量結(jié)果為基準(zhǔn),該DWL原理樣機(jī)反演的風(fēng)速均方根誤差不大于2.1 m/s,風(fēng)向均方根誤差不大于10°。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)激光. 2020,47(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的Cabannes-Brillouin散射多普勒測(cè)量原理。

DWL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

式中:SN為歸一化信號(hào)差值測(cè)量信噪比(SNR)。圖5給出了2018年12月18日18:20的 DWL原理樣機(jī)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)信噪比和水平風(fēng)速誤差曲線(xiàn)。從圖5中可以看出,隨著探測(cè)高度的增加,信噪比逐漸降低,風(fēng)速測(cè)量誤差逐漸增大。由信噪比不足導(dǎo)致的振蕩為高頻振蕩,可以通過(guò)數(shù)據(jù)平滑處理減小該振蕩,圖4(c)、(d)中最大高度9.6 km處未參與數(shù)據(jù)平滑處理的振蕩即是高頻振蕩。DWL原理樣機(jī)在垂直方向上可分辨的高度間隔為30 m,探空氣球在垂直方向上可分辨的高度間隔從100 m到2 km不等,DWL原理樣機(jī)的垂直分辨率更高。7～8 km處的低頻振蕩則是該高分辨率DWL原理樣機(jī)反演得到的風(fēng)速垂直分布結(jié)構(gòu)。在風(fēng)速測(cè)量時(shí),可以通過(guò)提高出射激光功率和增加脈沖累積時(shí)間來(lái)提高信噪比,進(jìn)而減小風(fēng)速誤差,提高風(fēng)速測(cè)量精度。圖5 2018年12月18日18:20的 DWL原理樣機(jī)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)信噪比和水平風(fēng)速誤差曲線(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3024140