单多普勒激光雷达机场小尺度风场反演研究
多普勒激光雷达风场反演方法研究
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ４ ＮＯ ． １
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ０
王改利 ， 刘黎平 ， 邱 崇践 ，等．２ ０ １ ０ ．多普勒激光雷达风场反演方法研究 ［ Ｊ ］ ．大气 科学 ，３ ４（ １ ） ：１ ４ ３ —１ ５ ３ ． Ｗａ ｎ ｇ Ｇ ａ ｉ ｌ ｉ ，Ｉ ． ｉ ｕ Ｉ ． ｉ ｐ ｉ ｎ ｇ ，Ｑｉ ｕ
Ｗ ＡＮＧ Ｇａ ｉ ｌ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｌ ｉ ｐ ｉ ｎ ｇ ，ＱＩ Ｕ Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ，Ｉ ． Ｉ Ｕ Ｚ ｈ ｉ ｓ ｈ ｅ ｎ 。 ，Ｌ Ｕ Ｂ ｏ ，ａ ｎ ｄ ＭＵ Ｒｏ ｎ ｇ ５
１ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ｅ Ｗｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １
Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ．２ ０ １ ０ ．Ａ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｗｉ ｎ ｄ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｒ ｅ ｔ ｒ ｉ ｅ ｖ ａ ｌ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｄｏ ｐ ｐ ｌ ｅ ｒ ｌ ｉ ｄ ａ ｒ ｏ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ Ｊ ］ ．Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ａｔ ｍｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ （ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ） ，３ ４
３中 国 海洋 大 学 ，青 岛
２ ６ ６ １ ０ ０ ２ ５ ０ ０ ３ １ ４ ０ １ １ ４ ７
单多普勒天气雷达非对称VAP风场反演算法
Equipment Manufacturing Technology No.03,2020单多普勒天气雷达非对称VAP风场反演算法谢千里（中国民用航空中南地区空中交通管理局，广东广州510403）摘要:在VAP（Velocity Azimuth Processing）方法的基（上进行改进，根据局1风场是均一的假设条件，在无对称＞数据的地方，通过不对称取点来进行计算，从而反演出风场。
对天气雷达回波存在大量空缺的情况有较好的填充效果,具有较高的实用价值。
关键词：多普勒天气雷达;VAP;风场反演中图分类号：P49文献标识码:A文章编号:1672-545X(2020)03-0098-04 0引言1VAP算法简述多普勒雷达只能探测到风场径向速度分量，准确的水平风场至少需要两部多普勒雷达同时观测才能获得，且只能在覆盖重叠的区域才能进行合成。
然而多普勒雷达建设和维护费用高，难以实现大面积的多重覆盖。
目前我国的天气雷达建设现状是，虽然拼图能覆盖全国大部分地区，但雷达与雷达之间更多的是互补的覆盖关系，重叠区域较少。
所以单雷达的风场反，然重要的用价值。
目前，在多单多普勒天气雷达二维风场反演，量小，实用高的要VAW （Velocity-Azimuth Display）、V AP[2]以及它们的改进算。
风场反是雷达回面积的,VAD 用回面积大，且分雷达的，度，大，，VAD风场反较叫VAP用部，雷达回波面积要较，且分要，，VAP 风场反较叫实大多是天气雷达回的面积，且分，难以VAD，故在实用中,VAP用更高。
然而在回在大量和的实，VAP在回更大的，且分单大，得到的反风场区。
为，改进的VAP，以大反风场数据区。
VAP图1所，在同，邻方位角两点的风矢量相同，在0A=OB=0C且!A0B=!AOC=!，A，B，C三点处的风矢量相同，均为与径向0A，0B，0C的分别为a,"?, "2。
A,B,C的径向速度分（）1,（）2,（）3,0A的#,关系（=2（）1H",C）2cos"cos!（1）和式（2）"和风矢量大（,风量V的#+",,A的风量以右！的两个径向的B 点和C点的径向风速。
民航上海多普勒雷达风场反演UW方法的试验
风 场 反 演
引
言
多 普 勒 雷 达 是 从 二 十 世 纪 六 十 年 代 发 展 起 来 的 ～ 种 新 型 雷 达 ， 着 计 算 机 技 术 和 通 信 能 随 力 的 迅 速 发 展 ， 日益 成 为各 国气 象 、 已 民航 部 门 提 高 气 象 服 务 保 障 能 力 的 重 要 工 具 ， 各 种 多 而
等 一刍 ０ 口ｓ ∞０ ｗ Ｏ （ ＋ ｃＯ ｏ） 一 ｉ ｎ
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ｆ ＝ Ｖ ｉＯ＋ Ｖ ｓ ｓ ｎ ｃ Ｏ ｏ
Ｉ口一 Ｖｗ ｓ ｏ ＠一 Ｖ ｎ ｓ Ｏ ｉ
决的 问题 。
自七 十 年 代 以 来 ， 们设 计 了 多 种 从 单 多 普勒 速 度 场 反 演 风 场 的 方 法 ， 是 由径 向 速 度分 人 都
量再 加 上 一 个 假 设 处 理 ， 得 其 他 分 量构 成 三 维 流场 审， 如 速 度 体 积 处 理 技 术 （ 求 例 ＶＶＰ） 均 匀 、
王峰 云 邢 谦
（ 航 上海 气 象中 心 ， 海 ２０ ３ ） 民 上 ０ ３ ５
摘
要
介 绍 一 种 实 用 的单 多普 勒 雷 达 风 场 反 演 方 法 —— ｕｗ 技 术 ， 并 民
航 上 海 气象 中心 多 普勒 雷达 资 料 的试 验 结果 作 简 单验 证
关键词
分类号
多 普 勒雷 达
ｕｗ 风 场 反 演 ， 证 ｕｗ 方 法 反 演 多 普 勒 雷 达 风 场并 提 取 中 尺 度 环 流 的 能 力 。 验
多普勒测风激光雷达三波束反演方法与实验
多普勒 测 风 激 光 雷 达 利 用 光 的 多 普 勒 效 应 来 实 现'激光雷达 向 大 气 中 发 射 激 光 光 束$光 束 在 大 气 中
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风速(风向廓线$输出秒级(平均风廓线数据$可用于风 资源评估(功率预测的风廓线测量)6:*$具体技术参数如 表6所示'
激光雷达标准数据产品包括E>O>E" 径向风速数 据(E>O>E6 秒级风廓线数据(E>O>E$ 平均风廓线数据 等'E>O>E"径向 数 据 是 某 波 束 的 径 向 风 速 数 据$即 风 速在测量波束 方 向 的 速 度 分 量%E>O>E6 秒 级 数 据 由 系 统内置的标准五波束方法实时计算得到%E>O>E$数据的 平均时间可在测量前设置$根据 Z^&36]#!69$-$""; 中对测风数据的 要 求)6<*$本 次 实 验 设 置 的 平 均 时 间 为 6"JKH'
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基于风向线性变化假定的单Doppler雷达风场IVAP反演技术
基于风向线性变化假定的单Doppler雷达风场IVAP反演技
术
王欣颖;梁旭东
【期刊名称】《暴雨灾害》
【年(卷),期】2009(028)001
【摘要】IVAP和扩展VAP技术是在常用的VAD和VAP技术基础上发展起来的单Doppler雷达风场反演技术.在IVAP和扩展VAP技术基础上,进一步改进IVAP 技术,将IVAP技术反演假定从局地均匀扩展到局地风速均匀、风向随方位角线性变化,进而提高IVAP技术的反演能力.使用涡旋流场试验表明,改进后的IVAP技术对于风速稳定,而风向变化的风场的反演能力有明显提高.由于改进后的IVAP技术保持了IVAP技术反演时可不对原始资料进行平滑预处理,对于小尺度扰动具有滤波作用,其应用更为广泛.
【总页数】5页(P71-74,91)
【作者】王欣颖;梁旭东
【作者单位】解放军理工大学,南京,211101;上海市气象局,上海,200030;中国气象局上海台风研究所,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】P412.25
【相关文献】
1.由单Doppler雷达资料反演水平风场的简单共轭函数方法的改进方案 [J], 邱崇践;Xu.,O
2.单多普勒天气雷达反演风场高原低纬区域同化应用 [J], 李华宏;曹杰;王曼;胡娟;闵颖
3.从单Doppler速度场反演风矢量场的VAP方法 [J], 陶祖钰
4.单Doppler雷达IVAP风场反演试验 [J], 梅珏;梁旭东;吕环宇
5.双Doppler雷达非同时性资料反演三维风场的改进方案 [J], 刘舜;邱崇践
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多普勒激光雷达风场反演研究进展
第５１卷 第１期 激光与红外Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１ ２０２１年１月 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤＪａｎｕａｒｙ，２０２１ 文章编号：１００１ ５０７８（２０２１）０１ ０００３ ０６·综述与评论·多普勒激光雷达风场反演研究进展左金辉，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）摘 要：多普勒激光雷达因高精度测量、高空分辨率等特点对晴空天气的风场探测具有重要应用价值，但多普勒激光雷达只能获取径向风速，必需进行风场反演。
介绍了单部和多部多普勒激光雷达的风场反演技术的国内外进展及优缺点，其风场反演算法主要在微波雷达的基础上进行优化和创新。
结果表明，单部多普勒激光雷达中变分方法是最有前途的方法；早期多部雷达普遍存在同一性的问题，对多部多普勒激光雷达也没有提出更有效的方法，变分方法的提出使得单部雷达和多部雷达不再有根本的区别，同化方法成为今后的研究重点（典型方法是变分同化）。
关键词：多普勒激光雷达；风场反演；变分同化中图分类号：ＴＮ９５８．９８ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ５０７８．２０２１．０１．００１ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒＺＵＯＪｉｎ ｈｕｉ，ＪＩＡＹｕ ｄｏｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｃｌｅａｒｓｋｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉ ｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒｃａｎｏｎｌｙｏｂｔａｉｎｒａｄｉａｌｗｉｎｄｓｐｅｅｄ，ｓｏｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎ ｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｉｎｇｌｅＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒａｎｄｍｕｌｔｉ Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖａｒｉａ ｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｉｓｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｎｔｈｅｓｉｎｇｌｅＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒａｎｄｍａｎｙｒａｄａｒｓｈａｄｔｈｅｓａｍｅｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｅａｒｌｙｓｔａｇｅ，ｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｍｕｌｔｉ Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｒｅｉｓｎｏｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｉｎｇｌｅｒａｄａｒａｎｄｍｕｌｔｉ ｒａｄａｒ，ａｎｄｔｈｅａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｅｃｏｍｅｓｔｈｅｆｏ ｃｕｓｏｆｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈ（ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｉｓｖａｒｉａｔｉｏｎａｌａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒ；ｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ基金项目：中国科学院战略性先导科技专项（Ａ类）（Ｎｏ．ＸＤＡ１７０１０４０１）资助。
【国家自然科学基金】_多普勒激光雷达_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
53 54 55
2011年 科研热词 推荐指数 逆合成孔径成像激光雷达 4 目标识别 2 激光雷达 2 时频分析 2 成像 2 飞行安全 1 飞机尾涡 1 风速 1 风廓线 1 风向 1 预测 1 钠共振荧光 1 逆合成孔径 1 运动补偿 1 运动目标 1 运动实验 1 车载测风激光雷达 1 脉冲重复频率(prf) 1 精细风资料 1 稀疏 1 相干激光雷达 1 相干光学 1 相位校正 1 激光探测 1 滑动平均 1 测速 1 正则化 1 机场容量 1 方位模糊 1 探测精度 1 成像算法 1 微多普勒效应 1 微多普勒 1 差频 1 尾涡特性 1 尾涡探测 1 尾涡参量估计算法 1 大气温度 1 多普勒激光雷达 1 多普勒测风激光雷达 1 多普勒效应 1 外差检测技术 1 外场实验 1 回波多普勒谱模型 1 回波多普勒谱 1 合成孔径激光雷达(sal) 1 双频激光器 1 光载微波激光雷达 1 信噪比 1 伞降轨迹 1 二值数学形态学 1 中值滤波 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
科研热词 推荐指数 激光雷达 6 遥感 3 相干激光雷达 2 激光技术 2 多普勒测速 2 风速反演 1 风廓线 1 风场探测 1 频率变标算法 1 非线性自适应多普勒频移估计 1 速度校正 1 相干探测 1 相干光学 1 滤波器组 1 测风激光雷达 1 气溶胶 1 条纹成像技术 1 机载 1 方位预滤波 1 数据校正算法 1 宽场景成像 1 大气光学 1 多普勒频移估计 1 多普勒激光雷达 1 地面信号 1 周期图最大值法 1 同步比对 1 合成孔径 1 原子稳频 1 原子滤光 1 光学厚度 1 信号处理 1 三光束 1 mach-zehnder干涉仪 1 fernald法 1
单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法
单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法方德贤1，2 3 董新宁4慕熙昱 1葛文忠11 南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室，南京，2100932 重庆市气象台，重庆，4011473 南京工业大学，南京，2100934 重庆市气候中心，重庆，401147摘要文中提出的EVPP(Extended Velocity Plan Processing)方法是根据风场连续及局部分片光滑的性质，假定在一很小的分析窗内风矢量保持线性变化关系，使得在分析窗内反演得到的风场在矢径上的投影与实际观测的多普勒雷达径向速度场之间的误差达到最小，并利用零速度线这一特点对问题的求解做出约束，使得所得解尽可能达到全局最优，即：(1) 利用变分的思想求出水平风速的大小及方向；(2) 利用风场局部分片光滑，对风的方向做出矫正。
虽然由于风场受到线性假设这一限制，使得其使用的范围得到了局限，但是在本文中利用零速度线这一特征使得反演的结果得到了进一步的提高。
文中利用模拟的理想个例和实际观测到的个例分别进行了研究分析。
为了证明其理论的可行性，首先我们利用三维冰雹云模式模拟了辽宁2005年7月8日的一次冰雹云过程，考虑到个例的代表性，我们选择了辐合、辐散、旋转以及均匀风场等4种类型的流场结构进行了模拟分析，同时为了验证该种方法对于资料质量的依赖性以及噪声的敏感性，我们在理想质量中加入了随机噪声。
从对模拟风场的反演，证明了该方法理论上的可行性，而且噪声对其结构的影响不大。
然后针对台风、飑线、强对流等实际天气过程作了进一步分析。
最后对反演结果进行了误差分析，结果表明这一方法能较好地反演出中尺度系统的水平流场结构。
关键词：零速度线，线性规划，速度模糊。
初稿时间：2006年1月6日；修改稿时间：2006年5月11资助项目：国家自然科学基金项目“淮河流域能量与水分循环试验（HUBEX）"(49794030)。
作者简介：方德贤，主要从事雷达资料质量控制和雷达风场反演、强天气识别等工作。
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２１ ０ ０年 １ 月 １
激 光 与 红 外
ＬＡＳ ＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ． ０， ｏ １ １４ Ｎ ． １
Ｎｏ ｅ ｅ ２０１ ｖ ｍｂ ｒ， ０
文章编号： ０－ ７ （００ １— ６－ １ １ ０８２１） １ １８ ５ ０ ５ １ ０
・ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ激光应 用技术 ・
据进行 比较 ， 分析 反 演误 差 ， 结果表 明几何 方法 能够 较好 的反 映小尺度 风场 变化趋势 。
关键 词 ： 场反演 ； 风 多普勒激光 雷达 ； Ｖ Ｖ Ｐ算 法 ； 何算 法 几
中图分类号 ：Ｎ ５ ．８ Ｔ ９ ８ ９ 文献标 识码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｉ ｐ ｒ ｉ ｒ ｓ ａ ｅ ｗｉ ｄ ｆｅｄ ｒ ｔ ｉ ｖ ｌｗｉｈ ｓ ａ ｃ ｆａ ｒ ｏ ｔｍ ｃ ｏ ｃ ｌ ｎ ｌ ｅ ｒｅ ａ ｔ ｉ ｓｎ ｌ ｐ ｌ ｒ ｌ ａ ｉ ｇ ｅ Ｄｏ ｐ ｅ ｉ ｒ ｄ
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单 多 普 勒 激 光 雷 达 机 场 小 尺 度 风 场 反 演 研 究
蒋 立辉 ， 范道兵 ， 庄子 波 ， 兴隆 熊
（ 能信号与图像处理天津市重点实验室 中国民航大学电子信息工程学 院， 智 天津 ３０ ０ ） ０ ３ ０
摘 要： 基于机场上空小尺度风场结构特点以及单多普勒激光雷达测风原理， 本文在现有气象 雷达 三维风场 反演 的 Ｖ Ｐ方 法的基 础上 ， 出一种 基于 三维风场 在分 析体 积 内均 匀分布假 设 Ｖ 提 的几何反 演算 法。此 方法对 单 多普 勒激光 雷达 测得 的径 向速 度 进行 处 理 ， 实现 对机 场 上 空 实 际风速 大小及其 角度 的反 演 ， 而 对风切 变等 灾害 性天 气 完成 探 测。通 过 反 演数 据 与原始 数 进
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