采用遗传算法的相干多普勒测风激光雷达风场反演技术

简介：
本研究提出了一种基于遗传算法优化的相干多普勒测风激光雷达技术，用于精确反演大气风场。通过改进数据处理方法，提高了风速和方向测量的准确性与可靠性。 本段落提出了一种基于遗传算法的频谱估计方法来反演相干多普勒测风激光雷达中的三维风场。该技术能够直接从多个方向上的频率密度中提取出三维风场信息，无需单独计算视向风速，并且在弱信噪比条件下提高了数据处理精度。 文中采用的是经过改进适用于相干激光雷达的遗传算法，可准确、快速并行地反演得出风矢量解。通过仿真测试发现，这种改良后的遗传算法相比传统方法，在收敛速度和全局寻优能力方面都有显著提升，并且在低信噪比信号对比中优于传统的非线性最小二乘法。 将该技术应用于实际雷达系统后，与探空气球的实测数据进行比较时显示：水平风速均方根误差小于0.7 m/s；水平风向标准偏差低于6°。这些结果验证了反演方法的有效性和精确度。此外，在特定大气条件下，通过频谱估计法得到的结果比传统最小二乘法有大约12.3%的探测距离增加。 综上所述，仿真和实测数据都充分证明该技术在三维风场反演方面的强大能力和有效性。