基于激光雷达探测的三维风场变分反演算法

• 作者: 高航 周洁 胡健 汪洋 李健兵
• 来源期刊: 光学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 遥感 激光雷达 三维风场 探测 反演 变分法
• 年，卷（期）: 2021,（20）
• 所属期刊栏目: 遥感与传感器|Remote Sensing and Sensors
• 页码范围: 195-207
• 页数: 13页
• 分类号: TN958
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202141.2028002

摘要

基于单部雷达的三维风场精细反演是航空气象学、精准风力资源评估等领域的重要研究问题.为高效、准确地获得小尺度风场的精细三维结构,提出一种基于单部激光雷达探测的三维风场局地/全局变分反演算法.本算法首先在小范围内构建局地变分法用于反演三维风场初值,然后在激光雷达扫描区域内基于全局变分法对初值进行调整.在仿真中对比了本文方法迭代10次和两步变分法收敛后的结果,发现本文方法性能优于两步变分法,在较均匀风场情况下本文算法反演三维风速的均方根误差平均降低1.49 m/s,在不均匀风场情况下平均降低1.19 m/s.仿真结果和外场实验数据分析表明,在激光雷达扫描区域覆盖较大仰角范围的情况下,本文算法可较为快速准确地获得三维风场反演结果,在航空安全、风资源评估等领域具有较好的应用潜力.