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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

张日伟 孙学金 严卫 赵剑 刘磊 李岩 张传亮 周俊浩

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

张日伟, 孙学金, 严卫, 赵剑, 刘磊, 李岩, 张传亮, 周俊浩
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  • 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.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:41205125)资助的课题.
    [1]

    World Meteorological Organization 1998 WMO Satellite Reports SAT-21.WMO/TD No.913

    [2]

    Zhang R W, Sun X J, Yan W, Liu L, Li Y, Zhao J, Yan W X, Li H R 2014 Acta Phys. Sin. 63 140702 (in Chinese) [张日伟, 孙学金, 严卫, 刘磊, 李岩, 赵剑, 颜万祥, 李浩然 2014 物理学报 63 140702]

    [3]

    Mckay J A 1998 Appl. Opt. 37 6480

    [4]

    Sun D S, Zhong Z Q, Zhou J, Hu H L, Kobayashi T 2005 Opt. Rev. 12 409

    [5]

    Tang L, Wang Y T, Shu Z F, Dong J H, Wang G C, Xu W J, Hu D D, Chen T D, Dou X K, Sun D S, Cha H 2010 Chin. Phys. Lett. 27 114207

    [6]

    Zhu X P, Liu J Q, Chen W B 2010 Chin. J. Lasers 37 2005 (in Chinese) [竹孝鹏, 刘继桥, 陈卫标 2010 中国激光 37 2005]

    [7]

    Tang L, Wang C R, Wu H B, Dong J H 2012 Chin. Phys. Lett. 29 014213

    [8]

    Du J, Ren D M, Zhao W J, Qu Y C, Chen Z L, Geng L J 2013 Chin. Phys. B 22 024211

    [9]

    Shen F H, Sun D S, Liu C L, Qiu C Q, Shu Z F 2013 Acta Phys. Sin. 62 220702 (in Chinese) [沈法华, 孙东松, 刘成林, 仇成群, 舒志峰 2013 物理学报 62 220702]

    [10]

    Killeen T L, Hays P B 1984 Appl. Opt. 23 612

    [11]

    Xia H Y, Sun D S, Zhong Z Q, Wang B X, Chen M 2006 Laser & Infrared 36 29 (in Chinese) [夏海云, 孙东松, 钟志庆, 王邦新, 陈敏 2006 激光与红外 36 29]

    [12]

    Shen F H, Shu Z F, Sun D S, Wang Z C, Xue X H, Chen T D, Dou X K 2011 Acta Phys. Sin. 60 060704 (in Chinese) [沈法华, 舒志峰, 孙东松, 王忠纯, 薛向辉, 陈廷娣, 窦贤康 2011 物理学报 60 060704]

    [13]

    Shen F H, Shu Z F, Sun D S, Wang Z C, Xue X H, Chen T D, Dou X K 2012 Acta Phys. Sin. 61 030702 (in Chinese) [沈法华, 舒志峰, 孙东松, 王忠纯, 薛向辉, 陈廷娣, 窦贤康 2012 物理学报 61 030702]

    [14]

    Born M, Wolf E (Translated by Yang J S) 1978 Principles of Optics (Beijing: Science Press) pp424-444 (in Chinese) [玻恩M, 沃耳夫E著 (杨葭荪译) 1978 光学原理 (北京: 科学出版社) 第424–444页]

    [15]

    Flesia C, Korb C. L 1999 Appl. Opt. 38 432

    [16]

    Chi R L, Feng S M, Zhong Z Q, Sun D S, Zhou J, Hu H L 2006 High Power Laser Part. Beams 18 36

    [17]

    Reitebuch O, Lemmerz C, Nagel E, Paffrath U, Durand Y, Endemann M, Fabre F, Chaloupy M 2009 J. Atmos. Ocean. Tech. 26 2501

    [18]

    Paffrath U, Lemmerz C, Reitebuch O, Witschas B, Nikolaus I, Freudenthaler V 2009 J. Atmos. Ocean. Tech. 26 2516

    [19]

    Garnier A, Chanin M L 1992 Appl. Phys. B 55 35

    [20]

    Flesia C, Korb C L 1999 Appl. Opt. 38 432

    [21]

    Marseille G J, Stoffelen A 2003 Q. J. R. Meteorol. Soc. 129 3079

    [22]

    Chanin, M L, Garnier A, Hauchecorne A, Porteneuve J 1989 Geophys. Res. Lett. 16 1273

    [23]

    Dabas A, Denneulin M L, Flamant P, Loth C, Garnier A, Dolfi-Bouteyre A 2008 Tellus 60A 206

    [24]

    Tenti G, Boley C D, Desai R C 1974 Can. J. Phys. 52 285

    [25]

    Sun X J, Zhang R W, Marseille G J, Stoffelen A, Donovan D, Liu L, Zhao J 2014 Atmos. Meas. Tech. Discuss. 7 1393

  • [1]

    World Meteorological Organization 1998 WMO Satellite Reports SAT-21.WMO/TD No.913

    [2]

    Zhang R W, Sun X J, Yan W, Liu L, Li Y, Zhao J, Yan W X, Li H R 2014 Acta Phys. Sin. 63 140702 (in Chinese) [张日伟, 孙学金, 严卫, 刘磊, 李岩, 赵剑, 颜万祥, 李浩然 2014 物理学报 63 140702]

    [3]

    Mckay J A 1998 Appl. Opt. 37 6480

    [4]

    Sun D S, Zhong Z Q, Zhou J, Hu H L, Kobayashi T 2005 Opt. Rev. 12 409

    [5]

    Tang L, Wang Y T, Shu Z F, Dong J H, Wang G C, Xu W J, Hu D D, Chen T D, Dou X K, Sun D S, Cha H 2010 Chin. Phys. Lett. 27 114207

    [6]

    Zhu X P, Liu J Q, Chen W B 2010 Chin. J. Lasers 37 2005 (in Chinese) [竹孝鹏, 刘继桥, 陈卫标 2010 中国激光 37 2005]

    [7]

    Tang L, Wang C R, Wu H B, Dong J H 2012 Chin. Phys. Lett. 29 014213

    [8]

    Du J, Ren D M, Zhao W J, Qu Y C, Chen Z L, Geng L J 2013 Chin. Phys. B 22 024211

    [9]

    Shen F H, Sun D S, Liu C L, Qiu C Q, Shu Z F 2013 Acta Phys. Sin. 62 220702 (in Chinese) [沈法华, 孙东松, 刘成林, 仇成群, 舒志峰 2013 物理学报 62 220702]

    [10]

    Killeen T L, Hays P B 1984 Appl. Opt. 23 612

    [11]

    Xia H Y, Sun D S, Zhong Z Q, Wang B X, Chen M 2006 Laser & Infrared 36 29 (in Chinese) [夏海云, 孙东松, 钟志庆, 王邦新, 陈敏 2006 激光与红外 36 29]

    [12]

    Shen F H, Shu Z F, Sun D S, Wang Z C, Xue X H, Chen T D, Dou X K 2011 Acta Phys. Sin. 60 060704 (in Chinese) [沈法华, 舒志峰, 孙东松, 王忠纯, 薛向辉, 陈廷娣, 窦贤康 2011 物理学报 60 060704]

    [13]

    Shen F H, Shu Z F, Sun D S, Wang Z C, Xue X H, Chen T D, Dou X K 2012 Acta Phys. Sin. 61 030702 (in Chinese) [沈法华, 舒志峰, 孙东松, 王忠纯, 薛向辉, 陈廷娣, 窦贤康 2012 物理学报 61 030702]

    [14]

    Born M, Wolf E (Translated by Yang J S) 1978 Principles of Optics (Beijing: Science Press) pp424-444 (in Chinese) [玻恩M, 沃耳夫E著 (杨葭荪译) 1978 光学原理 (北京: 科学出版社) 第424–444页]

    [15]

    Flesia C, Korb C. L 1999 Appl. Opt. 38 432

    [16]

    Chi R L, Feng S M, Zhong Z Q, Sun D S, Zhou J, Hu H L 2006 High Power Laser Part. Beams 18 36

    [17]

    Reitebuch O, Lemmerz C, Nagel E, Paffrath U, Durand Y, Endemann M, Fabre F, Chaloupy M 2009 J. Atmos. Ocean. Tech. 26 2501

    [18]

    Paffrath U, Lemmerz C, Reitebuch O, Witschas B, Nikolaus I, Freudenthaler V 2009 J. Atmos. Ocean. Tech. 26 2516

    [19]

    Garnier A, Chanin M L 1992 Appl. Phys. B 55 35

    [20]

    Flesia C, Korb C L 1999 Appl. Opt. 38 432

    [21]

    Marseille G J, Stoffelen A 2003 Q. J. R. Meteorol. Soc. 129 3079

    [22]

    Chanin, M L, Garnier A, Hauchecorne A, Porteneuve J 1989 Geophys. Res. Lett. 16 1273

    [23]

    Dabas A, Denneulin M L, Flamant P, Loth C, Garnier A, Dolfi-Bouteyre A 2008 Tellus 60A 206

    [24]

    Tenti G, Boley C D, Desai R C 1974 Can. J. Phys. 52 285

    [25]

    Sun X J, Zhang R W, Marseille G J, Stoffelen A, Donovan D, Liu L, Zhao J 2014 Atmos. Meas. Tech. Discuss. 7 1393

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-25
  • 修回日期:  2014-04-02
  • 刊出日期:  2014-07-05

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

  • 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
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:41205125)资助的课题.

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.

English Abstract

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