測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)已經(jīng)成為大氣風(fēng)場(chǎng)測(cè)量的最有效工具之一，風(fēng)場(chǎng)反演算法直接影響激光雷達(dá)的測(cè)量精度和性能。為了提高風(fēng)場(chǎng)測(cè)量精度，優(yōu)化反演算法是一個(gè)重要途徑。本文針對(duì)基于碘分子濾波器的測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)，在原有的風(fēng)場(chǎng)反演算法的基礎(chǔ)上，優(yōu)化風(fēng)廓線反演算法，并開展了雙多普勒激光雷達(dá)反演水平風(fēng)場(chǎng)的算法研究。本文首先介紹了基于碘分子濾波器的測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)硬件系統(tǒng)以及大氣后向散射信號(hào)的光譜組成；其次介紹了風(fēng)速測(cè)量原理和目前使用的直接測(cè)量靈敏度的風(fēng)廓線反演算法。論文主體部分是優(yōu)化風(fēng)廓線的反演算法和研究雙多普勒激光雷達(dá)水平風(fēng)場(chǎng)反演算法。優(yōu)化風(fēng)廓線反演算法有三個(gè)部分：首先，分析了靈敏度非線性誤差的影響因素，對(duì)比了不同氣溶膠含量和高度下的誤差，提出了利用查找表校正靈敏度非線性誤差的方法，利用激光雷達(dá)與探空氣球的同步觀察數(shù)據(jù)證明該方法的有效性，兩者的均方根誤差從2.52m/s降低到2.31m/s，約8.3%；其次，少云天氣下利用VAD方法從激光雷達(dá)徑向風(fēng)速PPI數(shù)據(jù)反演風(fēng)廓線時(shí)要考慮氣溶膠的影響，本文將Fernald方法的反演氣溶膠消光系數(shù)用于徑向風(fēng)速的質(zhì)量控制，結(jié)果表明該方法可以提高少量云時(shí)的風(fēng)廓線反演精度；最后，優(yōu)化了目... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)海洋大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

激光雷達(dá)系統(tǒng)框圖

應(yīng)氣溶膠后向散射比為 0，其誤差總體接近 0；隨著測(cè)量射比的增加，在徑向風(fēng)速絕對(duì)值大于 50m/s 時(shí)，誤差較明 1%后，誤差變化不再明顯，此時(shí)的后向散射以氣溶膠散差表的橫縱坐標(biāo)都是直接測(cè)量靈敏度方法計(jì)算過(guò)程中的主其結(jié)果參數(shù)直接校正。根據(jù)直接測(cè)量靈敏度方法計(jì)算得到速的值，查找誤差表的橫縱坐標(biāo)確定誤差值，那么實(shí)際風(fēng)差值。靈敏度非線性誤差校正的原理可描述如下：首先，當(dāng)海拔高的情況下，計(jì)算 y 參數(shù)得到分子散射的 S6 模型的數(shù)據(jù)。射比幾個(gè)離散值分析求誤差隨測(cè)量靈敏度和測(cè)量風(fēng)速分布的方法得到誤差值隨測(cè)量靈敏度的連續(xù)分布值。最后，根計(jì)算得到的測(cè)量風(fēng)速和測(cè)量靈敏度通過(guò)查找表方式查找到靈敏度非線性誤差的徑向風(fēng)速值。

圖 3-12 測(cè)量風(fēng)速和測(cè)量靈敏度二維插值結(jié)果考慮到能將此校正算法快速高效的利用到測(cè)風(fēng)算法中，并減少計(jì)算機(jī)的可提前將 S6 模型中每個(gè) y 參數(shù)對(duì)應(yīng)的誤差表提前計(jì)算，并保存成業(yè)務(wù)的文件格式（如 txt 格式）。校正時(shí)根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)大氣模型計(jì)算對(duì)應(yīng)高度值，根據(jù) y 值確定需要讀入的誤差表的文件。最后，通過(guò)查找表的方式性誤差。另外，如果能夠直接測(cè)量對(duì)應(yīng)高度的溫度和氣壓，y 值的計(jì)算確。總的流程如圖 3-13 所示。此方法的優(yōu)點(diǎn)如下：首先，此方法能夠針對(duì)實(shí)時(shí)獲得溫度、壓強(qiáng)能靈活計(jì)算校正誤差所需 y 參數(shù)。其次，誤差表可一次完成，即計(jì)算并保存成軟件可識(shí)別的文件格式。校正時(shí)只需判斷讀參數(shù)，減小計(jì)算機(jī)計(jì)算誤差的流程，可以在提高徑向風(fēng)速測(cè)量精度的同加計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]車載測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)接收系統(tǒng)的改進(jìn)及慣導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用[D]. 夏金寶.中國(guó)海洋大學(xué) 2010
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本文編號(hào)：3507066