基于频谱重构的相干激光测风雷达风切变检测算法
DOI:
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作者:
作者单位:

(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.天津市空管 运行规划与安全技术重点实验室, 天津 300300; 3.中国民用航空飞行学院 航空工程学院,广汉 618307)

作者简介:

熊兴隆(1962-),男,陕西省西安人,教授,硕 士生导师,主要研究方向为激光雷达气象探测、信号与信息处理等.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金民航联合基金(U1533113)、国家自然科学基金重点项目(U1433202)和中央高校基本科研业务费中国民航大学专项(3122016B001)资助项目 (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.天津市空管运行规划与安全技术重点实验室, 天津 300300; 3.中国民用航空飞行学院 航空工程学院,广汉 618307)


Wind shear detection algorithm for coherent lidar based on spectral reconstruction
Author:
Affiliation:

(1.Tianjin Key Laboratory for Advanced Signal Processing,Civil Aviation Univer sity of China,Tianjin 300300China; 2.Key Laboratory of Operation Programming & Safety Technology of Air Traffic Managemen t,Tianjin 300300China; 3.Aviation Engineering Institute,Civil Aviation Flight University,Guanghan 618307China)

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    摘要:

    为了提高相干激光测风雷达风切变的检测率,本 文提出了一种在频域检测风切变的新 方法。首先,截取激光雷达 目标探测距离处的回波信号进行傅里叶变换。其次,通过对回波信号的频率分量按其幅值大 小加权进行频谱重构。然后, 对重构后的频谱进行平滑并估计峰值频率,计算局部频率差,与风切变阈值进行比较,进而 在频域判别风切变。采用旋 转电机实验数据对该算法误差进行评估,得到该算法频谱估计误差为0.64 MHz。设计基于小 型飞机的激光雷达风切变检 测实验对算法检测率进行验证,以小型飞机飞行报告作为风切变判定标准,对激光雷达检测 结果进行判别。通过朝阳机 场实验得到该算法风切变检测率为84.62%,表明该算法对提高激光雷 达风切变检测率具有重要价值。

    Abstract:

    In order to improve the detection rate of wind shear in coherent lidar, a new method to detect wind shear in frequency domain is proposed in this paper.Firstly,the Fourier transform is carried out by intercepting the echo signal at the detection range of the lidar target.Secondly,the frequency component of the echo signal is weighted by its magnitude and the spectrum is reconstructed with the data.Thirdly,the peak frequency is estimated on the bas is of the smoothed reconstructed spectrum.Then, in order to identify the wind shear in the frequency domain,the local frequency difference is calculated and compared with the wind shear threshold.The error of wind shear detection algorithm is evalu ated by using the experimental data of rotating machine, and the spectral estimation error of the algorithm is 0.64MHz.The lidar wind sh ear detection experiment based on small aircraft was designed to verify the detection rate of the algorithm,and the small aircra ft flight report was used as the wind shear criterion to judge the lidar detection results.Through the Chaoyang Airport experiment,t he wind shear detection rate is 84.62%,which shows that the algorithm is of great value to improve the lidar wind shear detec tion rate.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

熊兴隆,徐玖治,李猛,邢晓晴,马愈昭.基于频谱重构的相干激光测风雷达风切变检测算法[J].光电子激光,2018,29(7):737~745

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  • 收稿日期:2017-12-26
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  • 在线发布日期: 2018-07-30
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