多次散射影响下激光大气透射仪测量误差研究

针对多次散射影响激光大气透射仪的测量精度问 题,提出了不同能见度条件下的激光大气透射仪受 基线长度、接收机视场角以及多次散射影响的误差分析模型。首先,通过Monte Carlo 法和 Bouguer-Lamber 定律计算了消除和未消除多次散射的大气透过率;其次,根据仿真结果,对不同能见度条 件下多次散射 影响程度进行分析;最后,结合可变基线与可变接收机视场角的透射仪工作原理,给出能见 度误差分析模 型。结果表明,应用激光大气透射仪进行能见度测量时,能见度越低,多次散射对测量精度 的影响越严重, 选取适当的基线长度和接收机视场角对减小多次散射引起的测量误差有重要意义。     

大气透过率的多点移动测量

考虑大气透射仪的光源不稳定性以及光学准直及大气环境的动态变化均会对其测量精度产生影响,本文在高精度导轨上设计了多点移动大气透过率测量系统,以便提高其大气透过率及消光系数的测量精度。该系统采用可移动测试平台,运用多点移动测量的方式测量大气透过率及消光系数。基于理论比较了多点移动大气透过率测量方法与传统大气透射仪测量方法的测量精度,证明了该系统的测量精度高于传统大气透射仪。将该系统与经过良好校正的Skopograph II型大气透射仪在大气环境模拟舱进行了较长时间的对比验证。结果表明,两套系统具有很好的相关性,91.93%的数据对偏差在10%以内,相关系数达0.985 7。在低能见度条件下,多点移动大气透过率测量系统的测量稳定性优于传统大气透射仪。得到的结果显示:该系统能够满足大气透过率和消光系数测量对准确性、稳定性和一致性的要求。     

双激光雷达的水平风场估计方法

针对民航机场区域内单部激光雷达探测水平风场存在较大误差的问题,提出一种基于支持向量回归的双激光雷达水平风场估计模型。该模型以两部激光雷达重叠扫描区域风速为基础,对非重叠区雷达径向的其他数据点水平风速进行估计。首先,提取重叠区的径向风速、水平风速和距离三个特征,以重叠区域数据点为训练集,在同一维度规范化后设定惩罚因子和核函数参数,用支持向量回归得到初始估计值。然后,以单部激光雷达的径向风速为先验条件,估计出非重叠区相邻径向点水平风速。将估计的结果扩展为新的训练集,依次逐步扩大训练集进而估计出非重叠区的水平风速。最后,通过实测数据分析了该方法逐步估计的误差,分析了风速大小和回波信噪比对该方法估计性能的影响,结果表明该方法估计的风场的均方根误差较单部雷达的均方根误差更小,减小了水平风速误差,扩大了双激光雷达探测水平风场范围,提高了雷达的利用率。     

基于奇异值分解的激光雷达湍流预警算法

提出了一种基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)的湍流速度结构函数构造方法,将该方法构造的速度结构函数与湍流模型拟合,可以实现激光雷达的湍流识别。首先对激光雷达扫描的空间数据进行距离门扇区划分,在每个子扇区内对湍流风场做奇异值分解,得到特征速度基准值和每个距离门的湍流脉动速度,构建出速度结构函数。选取标准von Kármán湍流模型函数作为拟合约束,得出涡流耗散率的立方根来判断湍流的强度。最后,利用兰州机场的实测数据,对比分析了在不同湍流强度下SVD方法的速度结构函数与局部平均方法的性能。通过与机组报告的湍流数据进行对比分析,SVD方法进行湍流预警的预警率可以达到85.2%。该方法对提高机场湍流探测和识别有重要意义。     

基于大气透过率的机场周边颗粒物质量浓度预测模型

提出了一种基于大气透过率的机场周边颗粒物质 量浓度预测模型。首先,建立大气透过率与颗粒物质量浓度之间的定量关系;其次,根据气 象要素类型,分析相对湿度和航空排 放物与颗粒物质量浓度之间的相关性及影响规律;然后,通过模糊神经网络将大气透过率、 消光系数与各气象要素相融合,建立了预测模型;最后,使用实测颗粒物质量浓度数据对预 测模型进行了实验验证。结果表明,本文预测模型能较为客观地反映颗粒物质量浓度的变化 ,预测精度较高。     

ZigBee2006协议栈的无线传感执行网络构建

无线传感执行网络是智能空间的重要组成部分。本文应用TI/Chipcon公司免费提供的ZigBee2006协议栈,以CC2430无线单片机为控制器,构建家庭无线传感执行网络,为执行器操作传送温度、湿度、光照等环境数据。实验结果表明,该系统能够达到检测环境的任务要求,且成本低,性能可靠稳定,在智能空间、智能家居等领域具有良好的应用前景。