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星载激光多普勒测风雷达鉴频系统仿真(Ⅱ):基于Fabry-Perot标准具的Rayleigh通道大气风速反演研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2014.7.23
  • 页码:147-156
  • 分类:TP722.4[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]解放军理工大学气象海洋学院,南京211101, [2]西北核技术研究所,西安710024
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:41205125)资助的课题
  • 相关项目:复杂天空云状的特征描述及自动识别研究
中文摘要:

基于星载激光多普勒测风雷达工作原理,构建了基于连续双通道Fabry-Perot(F-P)标准具的鉴频仿真系统,仿真研究了Rayleigh通道大气风速反演算法,系统分析了Rayleigh-Brillouin效应和Mie干扰信号对Rayleigh通道反演大气视线(LOS)风速的影响,并利用无线电探空数据集仿真结果统计分析了Rayleigh通道大气水平视线(HLOS)风速反演误差.结果表明,基于连续双通道F-P标准具的Rayleigh通道可反演中高层大气风速;Rayleigh-Brillouin效应和Mie干扰信号影响Rayleigh通道LOS风速反演精度;Rayleigh通道风速反演对温度精度要求最高,在晴空条件下可忽略Mie干扰信号的影响;不考虑Brillouin效应时,高度2 km以下Rayleigh通道无法反演HLOS风速,高度2 km以上Rayleigh通道反演的HLOS风速误差小于0.4 m·s-1,风速标准差在1—4 m·s-1之间;同Mie通道一样,气溶胶和云的分布影响Rayleigh通道HLOS风速反演误差.研究结果对发展星载激光雷达测风技术具有重要参考意义.

英文摘要:

Based on the principle of spaceborne Doppler wind lidar, a simulation system of frequency discrimination is built based on the double sequential Fabry-Perot(F-P) interferometer. The wind retrieval algorithm of Rayleigh channel is simulated and studied. The influence on the retrieved atmospheric line-of-sight(LOS) wind speed in Rayleigh channel by the Rayleigh-Brillouin effect and Mie contamination is systematically analyzed. The horizontal line-of-sight(HLOS)wind error is analysed using the simulated result of the radiosonde dataset. The results show that the wind speeds of the middle and upper atmosphere can be retrieved in Rayleigh channel based on the double sequential F-P interferometer; the Rayleigh-Brillouin effect and Mie contamination influence the accuracy of LOS wind speed retrieval in Rayleigh channel;the Rayleigh channel requires more accurate temperature; Mie contamination can be ignored in clear atmosphere; when Brillouin effect is not considered, below 2 km, the HLOS wind speed cannot be retrieved in Rayleigh channel, and above2 km, the HLOS wind speed error in Rayleigh channel is less than 0.4 m·s-1and its standard deviation is 1–4 m·s-1.Just as the Mie channel, distributions of aerosol and cloud have an influence on wind error for spaceborne Doppler wind lidar in Rayleigh channel. The research results have an important reference value for the development of spaceborne lidar wind technology.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876