本文關(guān)鍵詞：相干激光雷達風場測量及數(shù)據(jù)反演方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大氣風場對于氣候?qū)W和氣象學的研究、數(shù)值天氣預報、大氣動力學的研究、環(huán)境監(jiān)測、風能發(fā)電和軍事航空安全等方面起著重要的作用。相干多普勒激光雷達技術(shù)具有高時空分辨率、風速測量精度、靈敏度高和對太陽背景光不敏感等優(yōu)點,尤其適合在晴空下大氣風場的探測,應用范圍廣泛,是近年來國內(nèi)外風場測量的重要發(fā)展方向。本文對風場反演算法進行研究,利用上海光機所研制的相干多普勒激光雷達系統(tǒng)進行了風場測量試驗研究,并對風場測量結(jié)果進行分析。本文簡單介紹了相干測風的相關(guān)基礎理論,并對大氣風場的視線風速提取算法和三維風場反演算法進行了研究,并根據(jù)激光雷達實測結(jié)果。對相關(guān)算法進行了優(yōu)化。本文簡單介紹了本人所參加的上海光機所項目組研制的相干激光雷達系統(tǒng),并開展了相應的定標工作：包括：激光中頻、雷達系統(tǒng)零點和雷達測量盲區(qū)；并利用該雷達開展了一系列對比觀測以及外場試驗。(1)開展了相干多普勒激光雷達與探空氣球的對比實驗,結(jié)果表明兩者風速相關(guān)系數(shù)為0.93,平均風速偏差為0.64m/s,風向的相關(guān)系數(shù)為0.92,平均風向偏差為5.80,驗證了觀測數(shù)據(jù)的可靠性。(2)將研制的相干激光雷達與商用的測風激光雷達探測數(shù)據(jù)相對比,結(jié)果表明70m高度10min平均風向和風速的相關(guān)系數(shù)分別為0.99和0.98,100m高度兩者的相關(guān)系數(shù)和70m的相同,驗證了相干激光雷達探測性能。(3)針對不同大氣條件下相干激光雷達探測的風場結(jié)果進行描述。分析了海陸水平風場。在晴空天氣下,大氣風場存在較為明顯的日變化。云隨風移動發(fā)展,短時內(nèi)在云層不同高度的三維風場會出現(xiàn)較大的變化。出現(xiàn)降水時,大氣風場的變化較為復雜。在霧霾形成前期,大氣開始分層,在空間上逐漸形成具有非常明顯的風速和風向切變,對流很弱,對霧霾的進一步發(fā)展更有利。
【關(guān)鍵詞】：大氣風場 相干多普勒激光雷達 風場反演方法 風向 風速
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN958.98
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 大氣風場研究的應用需求8-10
• 1.2 相干測風激光雷達國內(nèi)外發(fā)展10-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 相干激光雷達測風理論18-30
• 2.1 大氣后向散射18
• 2.2 相干探測原理18-20
• 2.2.1 多普勒頻移測速原理18-19
• 2.2.2 激光雷達方程19-20
• 2.2.3 相干探測原理20
• 2.3 大氣風場反演方法20-28
• 2.3.1 相干測風激光雷達掃描模式20-22
• 2.3.2 視線風速提取算法22-23
• 2.3.3 三維風場反演算法23-26
• 2.3.4 水平風場反演算法26-28
• 2.4 小結(jié)28-30
• 第三章 相干激光雷達系統(tǒng)30-36
• 3.1 相干激光雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)30-31
• 3.2 相干激光雷達系統(tǒng)及主要參數(shù)31-32
• 3.3 相干激光雷達系統(tǒng)工作流程32-35
• 3.4 小結(jié)35-36
• 第四章 相干多普勒測風激光雷達驗證實驗研究36-48
• 4.1 激光雷達系統(tǒng)參數(shù)定標36-39
• 4.1.1 激光中頻36-37
• 4.1.2 雷達系統(tǒng)零點和盲區(qū)37-39
• 4.2 相干激光雷達與探空氣球?qū)Ρ闰炞C實驗39-43
• 4.2.1 相干多普勒激光雷達探測結(jié)果與探空氣球?qū)Ρ?/span>40-41
• 4.2.2 相干多普勒激光雷達與探空氣球最大最小風速對比41
• 4.2.3 相干多普勒激光雷達與探空氣球結(jié)果對比統(tǒng)計41-42
• 4.2.4 誤差分析42-43
• 4.3 相干激光雷達與其他激光雷達對比驗證43-46
• 4.3.1 平均風向?qū)Ρ?/span>43-44
• 4.3.2 平均風速對比44-45
• 4.3.3 風速標準偏差45-46
• 4.4 小結(jié)46-48
• 第五章 相干激光雷達多種大氣環(huán)境下大氣風場探測48-58
• 5.1 相干激光雷達水平風場探測48-50
• 5.1.1 相干激光雷達探測陸面水平風場48
• 5.1.2 相干激光雷達探測海面水平風場48-50
• 5.2 不同天氣條件下相干激光雷達的風場探測50-56
• 5.2.1 相干激光雷達測量晴空大氣風場50-51
• 5.2.2 相干激光雷達測量少云或多云下大氣風場51-53
• 5.2.3 相干激光雷達測量陰雨降水天氣下大氣風場53-55
• 5.2.4 相干激光雷達測量霧霾大氣環(huán)境下風場55-56
• 5.3 小結(jié)56-58
• 第六章 總結(jié)和展望58-60
• 6.1 總結(jié)58-59
• 6.2 展望59-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64-66
• 作者簡介66

  本文關(guān)鍵詞：相干激光雷達風場測量及數(shù)據(jù)反演方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：445667