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：光学学报, 2021, 41(20): 203-215.

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• 变分法

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。

• 单位
  国防科技大学