1 中国民航大学 飞行技术学院, 天津 300300
2 中国民航大学 天津市空管运行规划与安全技术重点实验室,天津 300300
3 中国民航大学 电子信息与自动化学院,天津 300300
4 香港天文台, 香港 999077
提出了一种基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)的湍流速度结构函数构造方法, 将该方法构造的速度结构函数与湍流模型拟合, 可以实现激光雷达的湍流识别。首先对激光雷达扫描的空间数据进行距离门扇区划分, 在每个子扇区内对湍流风场做奇异值分解, 得到特征速度基准值和每个距离门的湍流脉动速度, 构建出速度结构函数。选取标准von Kármán湍流模型函数作为拟合约束, 得出涡流耗散率的立方根来判断湍流的强度。最后, 利用兰州机场的实测数据, 对比分析了在不同湍流强度下SVD方法的速度结构函数与局部平均方法的性能。通过与机组报告的湍流数据进行对比分析, SVD方法进行湍流预警的预警率可以达到85.2%。该方法对提高机场湍流探测和识别有重要意义。
激光雷达 奇异值分解 速度结构函数 湍流 Lidar Singular Value Decomposition (SVD) velocity structure function turbulence
1 中国民航大学 天津市智能信号与图像处理重点实验室, 天津 300300
2 民航气象技术研究所, 天津 300300
3 香港天文台, 香港 999077
为提高激光雷达对小尺度低空湍流的预警率, 提出了一种将下滑道扫描与横向速度结构函数相结合的预警算法。首先, 把下滑道扫描方式下得到的扫描扇区分成多个重叠的子扇区, 采用空间波动法计算每个子扇区的横向结构函数。其次, 将结构函数与Von Karman模型预测的结构函数拟合得到涡流耗散率, 并以国际民航组织规定的湍流阈值来判断湍流强度。使用香港天文台安装在香港国际机场实的激光雷达采集数据进行了实验验证, 结果表明新方法能够检测出纵向速度结构函数未能检测出的小尺度湍流。该方法是有效的, 对于提高湍流的预警率有重要意义。
速度结构函数 低空湍流 激光雷达 下滑道扫描 velocity structure function low-level turbulence lidar glide-path scanning 红外与激光工程
2017, 46(10): 1030005