【摘要】：低空大氣的變化規(guī)律復(fù)雜,對(duì)人類生活影響很大,采用激光方式對(duì)低空大氣測(cè)量較傳統(tǒng)方式具有測(cè)量快速、精度高等特點(diǎn)。在低空遭遇的風(fēng)切變持續(xù)時(shí)間短,此時(shí)做出正確決策的反應(yīng)時(shí)間特別短、難度大,有必要對(duì)風(fēng)場(chǎng)未來(lái)走勢(shì)作預(yù)測(cè)處理。多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)探測(cè)大氣風(fēng)場(chǎng)獲取徑向上的風(fēng)速,進(jìn)而使用DBS(Doppler Beam Swinging)反演算法獲取三維風(fēng)場(chǎng),對(duì)于如何獲取該空間未來(lái)風(fēng)場(chǎng)變化情況,是科研中需要解決的問(wèn)題。本文以我國(guó)東北某地的風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速為研究對(duì)象,進(jìn)行時(shí)間序列的風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)究。首先介紹了多普勒激光雷達(dá),根據(jù)發(fā)射脈沖和接收回波信號(hào)的頻移計(jì)算實(shí)時(shí)風(fēng)速,使用多普勒射束擺動(dòng)模型反演風(fēng)場(chǎng)情況。風(fēng)切變是根據(jù)雷達(dá)資料中的數(shù)據(jù)使用差值濾波或者最小二乘法識(shí)別。研究了布朗三次指數(shù)平滑預(yù)測(cè)算法、博克斯-詹金斯預(yù)測(cè)算法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)算法和灰色預(yù)測(cè)算法,對(duì)各種預(yù)測(cè)算法的工作原理進(jìn)行了分析,在仿真試驗(yàn)中使用誤差曲線和精度曲線描述各種預(yù)測(cè)算法的實(shí)際效果。布朗三次指數(shù)平滑算法實(shí)際預(yù)測(cè)的本質(zhì)是多項(xiàng)式,依賴于一次和二次平滑系數(shù);博克斯詹金斯算法需要對(duì)預(yù)測(cè)的時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)處理,根據(jù)時(shí)間序列的相關(guān)系數(shù)和自相關(guān)系數(shù)選定合適的預(yù)測(cè)模型;BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由訓(xùn)練的時(shí)間序列根據(jù)輸出的殘差自動(dòng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)系數(shù)、前項(xiàng)更新系數(shù)并輸出預(yù)測(cè)值,逆向調(diào)整殘差值;灰色算法預(yù)測(cè)的本質(zhì)是一階微分方程,預(yù)測(cè)值在時(shí)間序列上具有指數(shù)特性,往往少數(shù)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)就能完成。本文軟件部分是在visual studio2010編程平臺(tái)使用C++語(yǔ)言進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā),對(duì)多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)獲取的雷達(dá)資料進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)的相關(guān)研究工作。取低空200m處的風(fēng)速、4000多個(gè)風(fēng)速值對(duì)各種預(yù)測(cè)算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),通過(guò)風(fēng)速曲線與實(shí)際風(fēng)速曲線的對(duì)比以及誤差和精度的比較后提出了一種基于灰色修正BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)殘差的預(yù)測(cè)算法。最后,使用時(shí)空分辨率為2min和50m的多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)測(cè)量的空間風(fēng)場(chǎng)資料進(jìn)行預(yù)測(cè)研究,對(duì)灰色修正BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)殘差的預(yù)測(cè)算法進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn),鳳羽圖直觀地反映出預(yù)測(cè)的風(fēng)場(chǎng)效果和實(shí)際的風(fēng)場(chǎng)相差較小,誤差和精度都比傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)算法效果更好。實(shí)驗(yàn)表明灰色修正BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)殘差的預(yù)測(cè)算法在風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速的預(yù)測(cè)中是可行的。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P412.25;TN958.98
【圖文】：

機(jī)載TODWL系統(tǒng)

1-3 WindTrace 相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)（陸基型起步較晚，目前國(guó)內(nèi)從事激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)、中國(guó)海洋大學(xué)、上海光機(jī)所和西南技測(cè)風(fēng)雷達(dá)采用的工作體制為車載直探（作為光源，通過(guò)邊緣檢測(cè)方式來(lái)測(cè)量大工作原理簡(jiǎn)單可靠，但由于靈敏度低，能量（焦耳量級(jí)）的激光器，導(dǎo)致系統(tǒng)比處于劣勢(shì)。1997 年，碘濾波器可移學(xué)劉智深教授組建完成，其垂直分辨率度 1m/s，并于 2000 年測(cè)量低對(duì)流層風(fēng)濾除背景光實(shí)現(xiàn)晝夜觀測(cè)。碘濾波有線強(qiáng)度較大的變化，所以探測(cè)精度高。散射的雙邊緣技術(shù)組建的探測(cè)范圍低于系統(tǒng)，用于三維風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集（un DS基于雙邊緣干涉儀濾波器的直探式激光

所、中國(guó)海洋大學(xué)、上海光機(jī)所和西南技光測(cè)風(fēng)雷達(dá)采用的工作體制為車載直探（光作為光源，通過(guò)邊緣檢測(cè)方式來(lái)測(cè)量大是工作原理簡(jiǎn)單可靠，但由于靈敏度低，能量（焦耳量級(jí)）的激光器，導(dǎo)致系統(tǒng)相比處于劣勢(shì)。1997 年，碘濾波器可移大學(xué)劉智深教授組建完成，其垂直分辨率度 1m/s，并于 2000 年測(cè)量低對(duì)流層風(fēng)速濾除背景光實(shí)現(xiàn)晝夜觀測(cè)。碘濾波有線性生強(qiáng)度較大的變化，所以探測(cè)精度高。2米散射的雙邊緣技術(shù)組建的探測(cè)范圍低于達(dá)系統(tǒng)，用于三維風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集（un DS基于雙邊緣干涉儀濾波器的直探式激光

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2770684