单多普勒激光雷达机场小尺度风场反演研究

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多普勒激光雷达风场反演方法研究

第３４卷第１期２０１０年１月
Ｖｏｌ＿３４ＮＯ．１
Ｊａｎ．２０１０
王改利，刘黎平，邱崇践，等．２０１０．多普勒激光雷达风场反演方法研究［Ｊ］．大气科学，３４（１）：１４３ —１５３．ＷａｎｇＧａｉｌｉ，Ｉ．ｉｕＩ．ｉｐｉｎｇ，Ｑｉｕ
ＷＡＮＧＧａｉｌｉ，ＬＩＵＬｉｐｉｎｇ，ＱＩＵＣｈｏｎｇｊｉａｎ，Ｉ．ＩＵＺｈｉｓｈｅｎ。，ＬＵＢｏ，ａｎｄＭＵＲｏｎｇ５
１ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｅｖｅｒｅＷｅａｔｈｅｒ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１
Ｃｈｏｎｇｊｉａｎ．２０１０．ＡｓｔｕｄｙｏｆｗｉｎｄｆｉｅｌｄｒｅｔｒｉｅｖａｌｆｒｏｍＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓＪ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＳｃｉｅｎｃｅｓ（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ），３４
３中国海洋大学，青岛
２６６１００２５００３１４０１１４７

单多普勒天气雷达非对称VAP风场反演算法

Equipment Manufacturing Technology No.03,2020单多普勒天气雷达非对称VAP风场反演算法谢千里（中国民用航空中南地区空中交通管理局，广东广州510403）摘要:在VAP（Velocity Azimuth Processing）方法的基（上进行改进，根据局1风场是均一的假设条件，在无对称＞数据的地方，通过不对称取点来进行计算，从而反演出风场。

对天气雷达回波存在大量空缺的情况有较好的填充效果,具有较高的实用价值。

关键词：多普勒天气雷达;VAP;风场反演中图分类号：P49文献标识码:A文章编号:1672-545X(2020)03-0098-04 0引言1VAP算法简述多普勒雷达只能探测到风场径向速度分量，准确的水平风场至少需要两部多普勒雷达同时观测才能获得，且只能在覆盖重叠的区域才能进行合成。

然而多普勒雷达建设和维护费用高，难以实现大面积的多重覆盖。

目前我国的天气雷达建设现状是，虽然拼图能覆盖全国大部分地区，但雷达与雷达之间更多的是互补的覆盖关系，重叠区域较少。

所以单雷达的风场反，然重要的用价值。

目前，在多单多普勒天气雷达二维风场反演，量小，实用高的要VAW （Velocity-Azimuth Display）、V AP[2]以及它们的改进算。

风场反是雷达回面积的,VAD 用回面积大，且分雷达的，度，大，，VAD风场反较叫VAP用部，雷达回波面积要较，且分要，，VAP 风场反较叫实大多是天气雷达回的面积，且分，难以VAD，故在实用中,VAP用更高。

然而在回在大量和的实，VAP在回更大的，且分单大，得到的反风场区。

为，改进的VAP，以大反风场数据区。

VAP图1所，在同，邻方位角两点的风矢量相同，在0A=OB=0C且!A0B=!AOC=!，A，B，C三点处的风矢量相同，均为与径向0A，0B，0C的分别为a,"?, "2。

A,B,C的径向速度分（）1,（）2,（）3,0A的#,关系（=2（）1H",C）2cos"cos!（1）和式（2）"和风矢量大（,风量V的#+",,A的风量以右！的两个径向的B 点和C点的径向风速。

民航上海多普勒雷达风场反演UW方法的试验

Ｐ１．４５２
风场反演
引
言
多普勒雷达是从二十世纪六十年代发展起来的～种新型雷达，着计算机技术和通信能随力的迅速发展，日益成为各国气象、已民航部门提高气象服务保障能力的重要工具，各种多而
等一刍０口ｓ ∞０ｗＯ（＋ｃＯｏ）一ｉｎ
结合（）有：１式
Ｔ，
一
Ｏ，Ｖ
ｒ。、
于是就得到了水平风矢量ｕ，ｖ分量的反演公式
ｆ＝ＶｉＯ＋ＶｓｓｎｃＯｏ
Ｉ口一Ｖｗｓｏ＠一ＶｎｓＯｉ
决的问题。
自七十年代以来，们设计了多种从单多普勒速度场反演风场的方法，是由径向速度分人都
量再加上一个假设处理，得其他分量构成三维流场审，如速度体积处理技术（求例ＶＶＰ）均匀、
王峰云邢谦
（航上海气象中心，海２０３）民上０３５
摘
要
介绍一种实用的单多普勒雷达风场反演方法 —— ｕｗ技术，并民
航上海气象中心多普勒雷达资料的试验结果作简单验证
关键词
分类号
多普勒雷达
ｕｗ风场反演，证ｕｗ方法反演多普勒雷达风场并提取中尺度环流的能力。验

多普勒测风激光雷达三波束反演方法与实验

6!基本原理
多普勒测风激光雷达利用光的多普勒效应来实现'激光雷达向大气中发射激光光束$光束在大气中
! "!基金项目#国家重点研发计划项目!$"6]4.+"$6;6"6"%国家自然科学基金项目!#6;<!"6:%#6#<6;"XCKAH?E_>Q '`* %8AR8?J AB+=KH? !$"6]4.+"$6;6"6"%C=> /?CKAH?E/?CD8>2IK>HI>.ADHF?CKAHAB+=KH? !#6;<!"6:%#6#<6;"X"
风速(风向廓线$输出秒级(平均风廓线数据$可用于风资源评估(功率预测的风廓线测量)6:*$具体技术参数如表6所示'
激光雷达标准数据产品包括E>O>E" 径向风速数据(E>O>E6 秒级风廓线数据(E>O>E$ 平均风廓线数据等'E>O>E"径向数据是某波束的径向风速数据$即风速在测量波束方向的速度分量%E>O>E6 秒级数据由系统内置的标准五波束方法实时计算得到%E>O>E$数据的平均时间可在测量前设置$根据 Z^&36]#!69$-$""; 中对测风数据的要求)6<*$本次实验设置的平均时间为 6"JKH'
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基于风向线性变化假定的单Doppler雷达风场IVAP反演技术

基于风向线性变化假定的单Doppler雷达风场IVAP反演技
术
王欣颖;梁旭东
【期刊名称】《暴雨灾害》
【年(卷),期】2009(028)001
【摘要】IVAP和扩展VAP技术是在常用的VAD和VAP技术基础上发展起来的单Doppler雷达风场反演技术.在IVAP和扩展VAP技术基础上,进一步改进IVAP 技术,将IVAP技术反演假定从局地均匀扩展到局地风速均匀、风向随方位角线性变化,进而提高IVAP技术的反演能力.使用涡旋流场试验表明,改进后的IVAP技术对于风速稳定,而风向变化的风场的反演能力有明显提高.由于改进后的IVAP技术保持了IVAP技术反演时可不对原始资料进行平滑预处理,对于小尺度扰动具有滤波作用,其应用更为广泛.
【总页数】5页(P71-74,91)
【作者】王欣颖;梁旭东
【作者单位】解放军理工大学,南京,211101;上海市气象局,上海,200030;中国气象局上海台风研究所,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】P412.25
【相关文献】
1.由单Doppler雷达资料反演水平风场的简单共轭函数方法的改进方案 [J], 邱崇践;Xu.,O
2.单多普勒天气雷达反演风场高原低纬区域同化应用 [J], 李华宏;曹杰;王曼;胡娟;闵颖
3.从单Doppler速度场反演风矢量场的VAP方法 [J], 陶祖钰
4.单Doppler雷达IVAP风场反演试验 [J], 梅珏;梁旭东;吕环宇
5.双Doppler雷达非同时性资料反演三维风场的改进方案 [J], 刘舜;邱崇践
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多普勒激光雷达风场反演研究进展

第５１卷　第１期激光与红外Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１　２０２１年１月ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤＪａｎｕａｒｙ，２０２１文章编号：１００１５０７８（２０２１）０１０００３０６·综述与评论·多普勒激光雷达风场反演研究进展左金辉，贾豫东（北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京１００１９２）摘　要：多普勒激光雷达因高精度测量、高空分辨率等特点对晴空天气的风场探测具有重要应用价值，但多普勒激光雷达只能获取径向风速，必需进行风场反演。

介绍了单部和多部多普勒激光雷达的风场反演技术的国内外进展及优缺点，其风场反演算法主要在微波雷达的基础上进行优化和创新。

结果表明，单部多普勒激光雷达中变分方法是最有前途的方法；早期多部雷达普遍存在同一性的问题，对多部多普勒激光雷达也没有提出更有效的方法，变分方法的提出使得单部雷达和多部雷达不再有根本的区别，同化方法成为今后的研究重点（典型方法是变分同化）。

关键词：多普勒激光雷达；风场反演；变分同化中图分类号：ＴＮ９５８．９８文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０２１．０１．００１ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒＺＵＯＪｉｎｈｕｉ，ＪＩＡＹｕｄｏｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｃｌｅａｒｓｋｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒｃａｎｏｎｌｙｏｂｔａｉｎｒａｄｉａｌｗｉｎｄｓｐｅｅｄ，ｓｏｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｉｎｇｌｅＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒａｎｄｍｕｌｔｉＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｉｓｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｎｔｈｅｓｉｎｇｌｅＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒａｎｄｍａｎｙｒａｄａｒｓｈａｄｔｈｅｓａｍｅｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｅａｒｌｙｓｔａｇｅ，ｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｍｕｌｔｉＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｒｅｉｓｎｏｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｉｎｇｌｅｒａｄａｒａｎｄｍｕｌｔｉｒａｄａｒ，ａｎｄｔｈｅａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｅｃｏｍｅｓｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈ（ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｉｓｖａｒｉａｔｉｏｎａｌａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒ；ｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ基金项目：中国科学院战略性先导科技专项（Ａ类）（Ｎｏ．ＸＤＡ１７０１０４０１）资助。

【国家自然科学基金】_多普勒激光雷达_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

53 54 55
2011年科研热词推荐指数逆合成孔径成像激光雷达 4 目标识别 2 激光雷达 2 时频分析 2 成像 2 飞行安全 1 飞机尾涡 1 风速 1 风廓线 1 风向 1 预测 1 钠共振荧光 1 逆合成孔径 1 运动补偿 1 运动目标 1 运动实验 1 车载测风激光雷达 1 脉冲重复频率(prf) 1 精细风资料 1 稀疏 1 相干激光雷达 1 相干光学 1 相位校正 1 激光探测 1 滑动平均 1 测速 1 正则化 1 机场容量 1 方位模糊 1 探测精度 1 成像算法 1 微多普勒效应 1 微多普勒 1 差频 1 尾涡特性 1 尾涡探测 1 尾涡参量估计算法 1 大气温度 1 多普勒激光雷达 1 多普勒测风激光雷达 1 多普勒效应 1 外差检测技术 1 外场实验 1 回波多普勒谱模型 1 回波多普勒谱 1 合成孔径激光雷达(sal) 1 双频激光器 1 光载微波激光雷达 1 信噪比 1 伞降轨迹 1 二值数学形态学 1 中值滤波 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
科研热词推荐指数激光雷达 6 遥感 3 相干激光雷达 2 激光技术 2 多普勒测速 2 风速反演 1 风廓线 1 风场探测 1 频率变标算法 1 非线性自适应多普勒频移估计 1 速度校正 1 相干探测 1 相干光学 1 滤波器组 1 测风激光雷达 1 气溶胶 1 条纹成像技术 1 机载 1 方位预滤波 1 数据校正算法 1 宽场景成像 1 大气光学 1 多普勒频移估计 1 多普勒激光雷达 1 地面信号 1 周期图最大值法 1 同步比对 1 合成孔径 1 原子稳频 1 原子滤光 1 光学厚度 1 信号处理 1 三光束 1 mach-zehnder干涉仪 1 fernald法 1

单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法

单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法方德贤1，2 3 董新宁4慕熙昱 1葛文忠11 南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室，南京，2100932 重庆市气象台，重庆，4011473 南京工业大学，南京，2100934 重庆市气候中心，重庆，401147摘要文中提出的EVPP(Extended Velocity Plan Processing)方法是根据风场连续及局部分片光滑的性质，假定在一很小的分析窗内风矢量保持线性变化关系，使得在分析窗内反演得到的风场在矢径上的投影与实际观测的多普勒雷达径向速度场之间的误差达到最小，并利用零速度线这一特点对问题的求解做出约束，使得所得解尽可能达到全局最优，即：(1) 利用变分的思想求出水平风速的大小及方向；(2) 利用风场局部分片光滑，对风的方向做出矫正。

虽然由于风场受到线性假设这一限制，使得其使用的范围得到了局限，但是在本文中利用零速度线这一特征使得反演的结果得到了进一步的提高。

文中利用模拟的理想个例和实际观测到的个例分别进行了研究分析。

为了证明其理论的可行性，首先我们利用三维冰雹云模式模拟了辽宁2005年7月8日的一次冰雹云过程，考虑到个例的代表性，我们选择了辐合、辐散、旋转以及均匀风场等4种类型的流场结构进行了模拟分析，同时为了验证该种方法对于资料质量的依赖性以及噪声的敏感性，我们在理想质量中加入了随机噪声。

从对模拟风场的反演，证明了该方法理论上的可行性，而且噪声对其结构的影响不大。

然后针对台风、飑线、强对流等实际天气过程作了进一步分析。

最后对反演结果进行了误差分析，结果表明这一方法能较好地反演出中尺度系统的水平流场结构。

关键词：零速度线，线性规划，速度模糊。

初稿时间：2006年1月6日；修改稿时间：2006年5月11资助项目：国家自然科学基金项目“淮河流域能量与水分循环试验（HUBEX）"(49794030)。

作者简介：方德贤，主要从事雷达资料质量控制和雷达风场反演、强天气识别等工作。

单多普勒雷达风场反演方法敏感性试验

维普资讯
第８卷第３期
２００７年６月
解放军理工大学学报（然科学版）自
ＪｕｎｌｏＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙｏｒａｆＰＩＡｉｅｓｔｏｃｅｃｎｃｎｌｇｙ
３南京大桥机器厂，．江苏南京２１０）１１１
摘要：为了比较３种单多普勒天气雷达风场反演方法（ＶＡＰ方法、即ｕｗ方法、涡度一度法）散的反演效果
和适用性，用这３种方法对几种典型的理想风场进行反演和敏感性对比试验，对造成反演效果差异的原因并
进行了细致的分析。试验结果表明，３种方法对均匀风场的反演效果都很好，这ｕｗ方法的误差最小且计算
量较小；３种方法对切变场的反演效果类似，向速度差值较大的ＵＷ方法相似系数却稍大，变越大时反径切
演误差越大；于涡旋场３种方法反演效果都不理想，为径向气流显著而切向气流不显著的涡旋场可以用对若
ｍｅｈｏｔｄ．ＳｅｓｔｖｎｄｏｒｓｉｅｅｐｅｉｎｓｗｅｅｏｎｏｃｎｉｉｅａｃｎｔａｔｖｘｒｍｅｔｒｄｅｔｏｍｐｒｔｓｍｅｈｄｓＴｈｅｕｌｓｓｏｗａｅｈｅｅｔｏ．ｅｒｓｔｈｔｔｔｙａｅａｌｓｉａｂｅｆｒｅｅｎｄｆｅｄａＤｔｏｄｉｅｔｒｔｎｔｅｏｔｒｔｏｈｅｓａｈａｈｅｒｌｕｔｌｏｖｎｗｉｉｌｎｄＶ— ｍｅｈｓｂｔｅｈａｈｈｅｗｏｆｒｔｈｅｒｆｅｄ．Ｔｈｅｅｍｅｈｓａｅｎｏｎｇｈｆｈｅｖｒｅｉｌｓｔｏｄｒｏｔｇｏｄｅｏｕｏｒｔｏｔｘ，ｂｕｈｅｒｓｌｓａｅｂｔｅｅｈｅｅｉｎｌａｔｔｅｕｔｒｅｔｒｗｈｎｔｒｓｏｙｒ — ｄｉｌｅｏｉｙ，ｅｐｃａｌｕｉｔＤｅｈｏａｖｌｃｔｓｅｉｌｙｓｎｇｈｅＶ— ｍｔｄ．Ｗｈｎｔｒｉｏｙｔｎｎｔａｌｉｙ，ｔｅｒｓｔｒｅｈｅｅｓｎｌａｇｅｉｌｖｅｏｃｔｈｅｕｌｓａｅｐｒＴｈｅｄｉｆｒｎｃｓｉｈｅｅｐｅｉｎｓｂｔｅｈｅｔｅｔｄｓｗｅｅａｓｓｕｓｄ．ｏｏ．ｆｅｅｅｎｔｘｒｍｅｔｅｗｅｎｔｈｒｅｍｅｈｏｒｌｏｄｉｃｓｅＫｅｒｙｗｏｄｓ：Ｄｏｐｌｒｒｄｒ；ｗｉｄｒｔｉｖｌｅｓｔｖｉｙｅｐｅｉｎｐｅａａｎｅｒｅａ；ｓｎｉｉｔｘｒｍｅｔ

基于单多普勒激光雷达低空三维风场反演方法

维普资讯
第２６卷第４期
２００８年８月
中国民航大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＩＬＶＩＡＶＩＡＴＩＯＮＵＮＩＶＥＲＳＴＹＩＯＦＣＨＩＮＡ
Ｖ０．６Ｎｏ４１．２
Ａｕｕｔ２０ｇｓ，０８
演对于机场上空的天气结构进行了建模和仿真，别构建了均匀风场和均匀风场叠加涡旋风场试验，现了涡分实
度一度方法的风场反演，过算法反演数据与原始数据对比，析了反演的误差，散通分结果表明涡度一度法能较好散
地反映小尺度的风场结构。
关键词：多普勒激光雷达；涡度一度；风场反演散
中图分类号：４３Ｐ１
文献标识码：Ａ
文章编号：０１００２０）４０２ —５１０ — ０（０８０ —０５０５
ＡｅｏｏｅＬｏＡｌｉｕｒｄｒｍｗｔｔｄｅＴｈｒｅＤｉｅｉｎｉＲｅｒｅａｅｍｎｓｏＷｎｄｔｉｖｌ
ｅｔｂｌｓｄｒｓｅｔｖｌｓａｉｈｅｅｐｃｅｙ．Ｔｈｏｇｈｔｅｃｎｔａｔｎｆｒａｔｄｒｔｅａｔｎｄｔｅｅｒｒａａｙｓｓａｄｔｃｎｉｒｕｈｏｒｓｉｇｏｅｌｄａａａｎｅｒｖｌｄａａａｈｒｏｎｌｉｎｉａｂｅｉａｌｏｂｓｅｌｃｃｏｓａｅｗｉｅｄｓｒｃｕｅｂｅｔｅｔｒｆｅｔｍｉｒｃｌｎｄｆｌｔｕｔｒ．ｉＫｅｏｄｓ：ｐｅｉａｙｗｒＤｏｐｌｒｌｄｒ；ｖｒｉｉｙｄｉｅｇｎｃｏｔｃｔ — ｖｒｅｅ；ｗｉｒｔｅａｎｄｅｒｖｌｉ

激光雷达风场矢量反演算法

激光雷达风场矢量反演算法
激光雷达风场矢量反演算法是一种基于激光雷达数据的风场矢量反演方法。

该算法通过对激光雷达回波信号的分析，得到风向和风速的信息，从而反演出风场的矢量场。

具体来说，激光雷达风场矢量反演算法是通过测量激光雷达发射和接收回波信号的时间差、频率差等参数，来计算出风场的矢量信息。

其中，风速的计算基于多普勒效应，即通过测量回波信号的频率差来确定风速；而风向的计算则是基于激光雷达发射和接收回波信号的时间差，来确定风向。

激光雷达风场矢量反演算法具有非接触、高精度、高分辨率等优点，尤其适用于复杂地形和大气流场的测量。

目前，该算法已经广泛应用于气象、空气质量、环境监测等领域，为相关研究提供了有力的数据支持。

- 1 -。

探测微尺度风切变场的多普勒激光雷达研究的开题报告

探测微尺度风切变场的多普勒激光雷达研究的开题报告1. 研究背景风切变是指在空间和时间上出现的风速、风向变化的急剧转变。

风切变会对飞行器和飞行安全造成严重的影响。

微尺度风切变常常是指水平尺度小于1公里，时空尺度小于10分钟的风切变。

微尺度风切变的探测对于提高飞行安全具有重要意义。

多普勒激光雷达具有高精度、高分辨率、高可靠性等优点，在大气科学中的应用越来越广泛。

多普勒激光雷达可以探测微尺度风切变场的细节，能够提供飞行器及其它工程应用所需的空间和时间尺度的风切变信息。

2. 研究目的本研究旨在利用多普勒激光雷达技术，探测微尺度风切变场的细节，获取飞行安全所需的风切变信息。

具体目标如下：（1）研究多普勒激光雷达探测微尺度风切变的原理和方法，深入分析风切变场的特性和参数；（2）设计一套多普勒激光雷达的测量系统，包括激光器、光学系统、控制系统等；（3）进行微尺度风切变的实验研究，测试多普勒激光雷达的探测精度和准确性，分析实验数据，验证研究成果的可行性和有效性；（4）提出改进措施和未来研究方向，为飞行器及其它工程应用提供更加精细化和实用性的风切变信息。

3. 研究内容（1）多普勒激光雷达探测微尺度风切变的理论基础研究多普勒激光雷达的基本原理和特点，探讨多普勒激光雷达的参数和探测方法，分析微尺度风切变场的特性和探测需求，为后续的实验研究奠定理论基础。

（2）多普勒激光雷达探测微尺度风切变的实验研究设计并搭建一套多普勒激光雷达系统，包括激光器、光学系统、控制系统等。

利用多普勒激光雷达技术进行微尺度风切变的探测，在不同条件下进行实验研究，测试多普勒激光雷达的探测精度和准确性，分析实验数据。

（3）实验结果分析和改进措施对多普勒激光雷达的测量结果进行分析，探究不同气象条件下微尺度风切变的特点和变化趋势。

根据实验结果提出改进措施和未来研究方向，为提供更加精细化和实用性的风切变信息提供建议。

4. 研究意义（1）为提高飞行安全提供有效的微尺度风切变信息；（2）为多普勒激光雷达在大气科学中的应用提供理论和实验基础，推动相关研究的发展和进步；（3）为工程应用提供了一种高精度的微尺度风切变探测技术，具有很大的应用前景和市场潜力。

一次超级单体风暴多普勒天气雷达资料的低层风场反演研究

的雷达资料来提高预报水平，这是很多气象工作者目前所关心的问题，在这个问题中主要面临两个主要困难，一个是多普勒雷达资料中风场信息的提取，一个是雷达资料的同化。使用多普勒雷达资料进行风场反演的研究从上世纪６ｏ年代就已经开始，从最早的ＶＡＤ（ Leabharlann ｈｅｒｍｉｔｔｅ、
法，这种方法虽然能够在低仰角得到比较好的二维风场，但是方法本身并没有考虑追踪过程中云物理过程对强度场的改变。此外，也有结合动力学方程进行反演如涡度一散度方法（姜海燕、葛润生１９９７）］，这种方法使用涡度一散度方程进行反演，而一些不太强的天气过程中的涡度散度往往会被夸大。因此，这些方法大多
某－ｄ，的区域内假定风场均匀或线性分布，但它们都对径向速度资料误差非常敏感；ＶＶＰ方法在一空间体积内假定风场呈线性分布，可以反演包括三维风场、散度、涡度在内的多个参数，但是该方法在计算中遇到的病态矩阵求解问题一直没有得到很好的解决『３］。Ｒｉｎｅｈａｒｔ（１９７９）、Ｔｕｔｔｌｅ和Ｆｏｏｔｅ（１９８９）提出的示踪相关反演方法，还有胡明宝和汤达章（１９９８）］提出的矩不变量反演方法对强度场进行跟踪，进而获得风场信息的方

车载测风激光雷达性能优化和风场反演

车载测风激光雷达性能优化和风场反演车载测风激光雷达性能优化和风场反演摘要：车载测风激光雷达技术是一种应用于大气环境监测和气象预测中的精细化工具。

本文首先介绍了车载测风激光雷达的原理和应用领域，然后分析了现有技术中存在的问题和挑战。

针对这些问题，本文提出了一些潜在的解决方案和优化方法，通过模拟实验验证了这些方法的可行性。

最后，本文还介绍了车载测风激光雷达的风场反演技术，并展望了未来的研究方向。

第一章引言车载测风激光雷达作为一种强大的监测和预测工具，在大气科学、环境保护、交通运输等领域发挥着重要作用。

以其非接触、远距离、高分辨率的特点，能够实时监测和测量车辆运行过程中的风场信息，为驾驶员提供实时的风速和风向等重要参数。

因此，对其性能的优化和风场反演成为当前研究的热点。

第二章车载测风激光雷达的原理和应用车载测风激光雷达主要基于激光多普勒测速原理，通过激光束与空气中的悬浮颗粒进行相互作用，进而得到空气动力学参数。

该技术可以广泛应用于风场监测、交通管制、空气质量评估等领域，为实现智能交通和环保的目标提供了有力支持。

第三章问题与挑战车载测风激光雷达在实际应用过程中面临着一些问题和挑战。

首先，由于车辆振动和震动等因素的干扰，导致测量误差较大。

其次，复杂的地形和气象条件下，精准的风场反演变得更加困难。

此外，设备成本高、维护困难等也是当前的难题。

第四章性能优化与解决方案为了提高车载测风激光雷达的性能，本文提出了一些潜在的解决方案。

首先，通过对设备进行精确校准和定位，可以减小测量误差。

其次，结合先进的数据处理算法，可以提高风场反演的准确性。

此外，采用新型材料和设计理念，可以降低设备成本和维护难度。

第五章优化方法的验证与应用为了验证提出的优化方法的可行性，本文设计了一系列模拟实验。

通过对不同场景下的风场进行测量和反演，得到了较为满意的结果。

这证明了优化方法在提高车载测风激光雷达性能上的有效性和可行性。

第六章风场反演技术风场反演是车载测风激光雷达中的重要环节。

瑞利散射多普勒激光雷达风场反演方法

瑞利散射多普勒激光雷达风场反演方法*沈法华1，2，董吉辉2，刘成林1，王忠纯1，舒志峰2，孙东松2(1.盐城师范学院物理系江苏盐城2240022.中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031)摘要：关键词：激光雷达；瑞利散射；多普勒；风；Fabry-Perot 标准具中图分类号：TN958.98 文献标识码：AWind Retrieval Method of Rayleigh Doppler lidarSHEN Fa-hua1,2, Dong Ji-hui2, Liu Cheng-lin1, Wang Zhong-chun1, Shu Zhi-feng2,SUN Dong-Song2(1. Department of Physics, Yancheng Teachers College, Yancheng, 224002, China;2. Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, the Chinese Academy of Sciences, Hefei, 230031,China)Abstract:Key words:Lidar, Rayleigh scattering, Doppler, Wind, Fabry-Perot etalon1引言高精度、高分辨率的全球大气风场观测在气象研究、天气预报、大气环境监测和国防高技术战略/战术武器系统的气象保障、靶场气象条件检测等方面都具有广泛的应用。

目前，直接探测多普勒测风激光雷达是能够实现全球范围三维风场测量的最有效工具。

直接探测测风激光雷达对大气风场的测量主要利用了气溶胶或分子作为后向散射目标。

在气溶胶散射较强的区域，一般在低对流层或边界层附近，米散射测风激光雷达提供了高频谱分辨率和高灵敏度测量的可能性。

但是在南半球的大部分地区和海洋中部地区，自由对流层的气溶胶浓度较低，而且在高对流层至平流层顶区域，气溶胶浓度一般很低，米散射测风激光雷达就无能*基金项目：安徽省国际科学合作计划项目（0908*******）作者简介：沈法华（1981~），男，博士，从事激光雷达大气探测研究；Email: sfh81914@。

多普勒天气雷达风场反演技术研究进展

重要意义。
随着我国新一代多普勒天气雷达在全国的布网，对风场反演技术的研究迫在眉睫。本文着重分析了各种反演技术及其优缺点，并对其发展趋势和
在业务上应用的可行性进行了讨论。
匀风假定下，利用低仰角的ＰＩＰ资是种近似。ＶＰ方法对多普勒速度变化很敏感，Ａ计
关
键
词：多普勒天气雷逸；多基地天气雷逸；风场反演文献标识码：Ａ况，其假设前提在很多情况下得不到满足，难以反应水平风场的真实结构。２０世纪７０年代，局地均匀风和线性风场的在假定下，提出了用速度体积处理（Ｖ）ＶＰ技术求解散度和变形量。但ｗＰ方法需要进行体扫，计算量很大，出的风场分辨率只有１ｋ不能满足反演０ｍ，中尺度分析的要求，对于风场和涡度场的估计，也不能唯一确定，因此已很少使用。陶祖钰在局地均
一
定的近似性，同时使涡旋和辐散运动被夸大。 “ 雷达回波相关法 “ 采用连续时次的体扫
资料，假定反射率因子的变化由局地风的运动引起，通过反射率因子的相关分析来反演风场。Ｒｎｈｒｉａｅｔ
收稿日期：０．・ｊ回日期：０￣．．２１６１修００４２１９ｏ０４
中图分类号：Ｎ５．Ｔ９９４
多普勒天气雷达能够获取粒子的径向速度和反
射率因子等信息，因而成为研究灾害性天气和超短
期预报最为有效的工具，同时也是研究大气边界层的重要手段。但径向速度只是风场的一个分量，如何通过反演技术求解三维风场，一直是气象学的一个重要研究方向。风场的三维结构，对研究中小尺度系统的形成机理、气边界层的复杂结构都具有大

多种单多普勒雷达风场反演方法对比试验

多种单多普勒雷达风场反演方法对比试验
周海光;张沛源
【期刊名称】《气象》
【年(卷),期】2000(026)005
【摘要】采用典型风场资料对4种单多普勒天气雷达风场反演方法进行了对比试验,这4种方法是VAP方法,涡度-散度法,简单伴随函数方法,动力方程组求解方法.试验结果表明,不同风场应采用不同反演方法.
【总页数】4页(P13-16)
【作者】周海光;张沛源
【作者单位】中国气象科学研究院,北京,100081;中国气象科学研究院,北
京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】P4
【相关文献】
1.基于单多普勒激光雷达低空三维风场反演方法 [J], 庄子波;蒋立辉;田俊峰;李勇
2.单多普勒雷达风场反演方法敏感性试验 [J], 吴海燕;臧增亮;祝小康
3.单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法 [J], 方德贤;刘国庆;董新宁;慕熙昱;葛文忠
4.单多普勒雷达径向风场反演散度场的一种新方法 [J], 臧增亮;吴海燕;黄泓
5.单多普勒雷达风场反演的扩展VAP方法(Ⅰ):方法与对比试验 [J], 周振波;闵锦忠;彭霞云;杜宁珠
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从单多普勒雷达的速度等值线分布反演风场

从单多普勒雷达的速度等值线分布反演风场肖伟军;陈恒明【期刊名称】《广东气象》【年(卷),期】2000(000)001【摘要】@@ 引言rn众所周知,多普勒雷达只能测得径向速度,要获得水平风矢量场,必须用两部或三部雷达同时测量.由于多普勒雷达价格昂贵,不少气象工作者致力于从单部多普勒雷达提取水平风场信息.Waldteufel和Carbin提出了VVP(Volume Velocity Processing)方法.Koscielny,Doviak和Rabin用简化了的VVP方法(假设每个分析体积内的风矢量均一),反演出一个静止锋形势下的行星边界层风场.但VVP方法要求进行多达7个仰角的立体扫描,并且要求每个约30°的扇形体积的数千个数据进行最小二乘法拟合.所以,无论测量还是资料处理,VVP的工作量都非常大,而且反演的风场空间分辨率低.陶祖钰教授提出的VAP(Velocity Azimuth Processing)方法,从单部多普勒雷达测得的径向速度随方位角分布反演风场,虽然能从理论上讨论误差和指出对原始资料进行预处理的必要性,但对于经验不足的气象工作者来说,难度仍然很大.【总页数】4页(P7-10)【作者】肖伟军;陈恒明【作者单位】广州中心气象台,510080;广州中心气象台,510080【正文语种】中文【中图分类】P4【相关文献】1.从单多普勒雷达速度场反演散度场 [J], 刘淑媛;陶祖钰2.单多普勒天气雷达反演风场高原低纬区域同化应用 [J], 李华宏;曹杰;王曼;胡娟;闵颖3.用二步变分法反演的单多普勒雷达风场研究中尺度暴雨 [J], 孙宁;寿绍文;吴海英;陈列;毛宇清4.单多普勒雷达反演热带气旋近中心风场的VAP扩展应用方法 [J], 罗昌荣;孙照渤;魏鸣;池艳珍5.用单部多普勒雷达径向速度资料反演的风场资料及其应用 [J], 戴铁丕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

利用单多普勒反演风场识别龙卷

反演方法；海燕和葛润生Ｊ出涡度一散度姜提方法。任何一种单多普勒雷达风场反演技术均需引人不同的假定条件，定条件的恰当与否假
是决定其反演质量及计算量大小的关键，而要
在业务上使用雷达反演资料，需保证使用简便，计算量小，精度高的条件。为此，选择一个符合此条件的反演方法尤为重要。本文假定单位分
∑ ∑ ｃｓ（一 × ｉ）ｎ。
ｒ＝ｌ口＝０ｌ
（）４
由于（ｏ０）是在分析单元［１一ｒ，１一ｒ，０ｒ２０
２
］的中心，以（）等式右边的一项正负相消所４
结果为：
ｒ２
３卷４期１
浙
江
气
象
９
利用单多普勒反演风场识别龙卷
陈列彭霞云赵放
（江省气象台，浙浙江杭州３０１）１０７
摘要：利用单多普勒雷达的基数据资料，运用ＶＰ方法对风场进行反演，Ｐ获得极坐标的切向风场，后插值最到直角网格坐标系。对２０年８月１０７８日发生的龙卷进行模拟试验，在反演风场中搜索龙卷的旋转流场来识别龙卷，并计算改进的ＴＳＴｒａｏＶｒｘＳｎｔｒ）Ｖ（ｏｎｄｏｅｉａｅ值来判定龙卷。ｔｇｕ关键词：反演；Ｐ方法；ＶＰ龙卷；ＶＴＳ
构。水平风场反演示意图如பைடு நூலகம்图１。
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