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)

1 引 言

大气风场探测对生产生活和科学研究具有重要的意义,如何高精度、实时性获取大气风场的各个参数成为大气风场研究的工作之一。传统的大气风场的探测手段有无线电探空仪、天气微波雷达、多普勒声雷达、风廓线雷达等,但传统的探测手段已经无法满足复杂的大气条件、小型化、实时性和高精度等综合性的应用需求。多普勒激光雷达具有高精度测量、高空分辨率、探测范围广、响应速度快的特点[1],在晴空天气的大气探测中具有显著的作用。但通过多普勒激光雷达只能获得一系列的径向风速,必须通过风场反演技术获取风场结构。多普勒激光雷达风场探测模式和反演方法主要源于微波天气雷达,在此基础上进行一系列的改进及创新。通过回顾多普勒激光雷达风场反演技术的发展史,介绍了主要相关算法的研究进展以及优缺点等相关内容。

2 单部多普勒激光雷达风场反演研究

单部激光雷达的径向速度资料只提供风矢量的一个分量的信息,不足以产生水平或三维风场的分析。为弥补单部激光雷达测速观测信息的不足,必须增加更多的信息或者是在反演时施加约束。主要分为两类方法,一是增加信息的方法,二是施加动力约束的方法。

第一类方法中主要从观测量的空间变化(多点观测)和时间演变(多时次观测)方面获取额外的信息,这类方法进行风场反演时往往也需要施加一些约束。……