中国激光, 2018, 45 (4): 0410001, 网络出版: 2018-04-13   

相干多普勒激光雷达风场反演方法研究与实验印证 下载: 807次

Research on Wind Retrieval Method of Coherent Doppler Lidar and Experimental Verification
作者单位
中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
图 & 表

图 1. 函数J(θ1,θ2)随参数θ1和θ2变化关系示例

Fig. 1. An example of the variance of function J(θ1,θ2) with parameter θ1 and θ2

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图 2. 基于共轭梯度算法的VAD风场反演方法流程图

Fig. 2. Flow chart of the wind retrieval method of VAD based on conjugate gradient algorithm

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图 3. 激光雷达与风杯风速计相对位置示意图。 (a)侧视图;(b)俯视图

Fig. 3. Schematic of the relative position of lidar and anemometer. (a) Lateral view; (b) top view

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图 4. WindPrint S4000型相干多普勒激光雷达系统外观

Fig. 4. External view of WindPrint S4000 coherent Doppler lidar

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图 5. (a) A100L2型风速测量仪;(b) W200P型风向标

Fig. 5. (a) A100L2 wind speed measuring instrument; (b) W200P wind vane

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图 6. 激光雷达实际测量数据(方框)和算法结果(曲线)

Fig. 6. Measurement data (squares) and algorithm result (curve) of Doppler lidar

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图 7. 激光雷达与风杯风速计对比。(a)风向;(b)风速

Fig. 7. Comparison of Doppler lidar and anemometer. (a) Wind direction; (b) wind speed

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图 8. 激光雷达和风杯风速计测量的10 min散点图对比。(a)风向;(b)风速

Fig. 8. Comparison of scatter plot of 10 min data measured by Doppler lidar and anemometer. (a) Wind direction; (b) wind speed

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表 1WindPrint S4000型相干多普勒激光雷达系统参数指标

Table1. System parameters of WindPrint S4000 coherent Doppler lidar

QualificationSpecification
Wavelength /nm1550
Repetition rate /kHz10
Pulse energy /μJ150
Pulse width /ns100-400
Speed measurement range /ms-1±50
Speed measurement uncertainty /ms-1≤0.1
Scanner pointing accuracy /(°)0.1
Scan speed /[(°)·s-1]1-55
Spatial resolution /m30
Measurement range /m80-4000(6000 m maximum)
Range resolution /m15-60
Measurement time of one lightof sight (LOS) velocity profile /s0.25
Power dissipation /W<300
Weight /kg~75

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表 2基于7种共轭梯度算法的VAD风场反演方法运行效率比较

Table2. Comparison of running efficiency of the seven conjugate gradient algorithms for wind retrieval method of VAD

AlgorithmTotal numberof iterationAverage numberof iterationPerformanceperiod /s
HS9215274914905084.1
PRP12393602078.6
FR6862718111358.5
CD402913046522044.9
LS9134067014774885.9
DY424600176872346.8
MHS14293482391.25

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冯长中, 吴松华, 刘秉义. 相干多普勒激光雷达风场反演方法研究与实验印证[J]. 中国激光, 2018, 45(4): 0410001. Feng Changzhong, Wu Songhua, Liu Bingyi. Research on Wind Retrieval Method of Coherent Doppler Lidar and Experimental Verification[J]. Chinese Journal of Lasers, 2018, 45(4): 0410001.

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