| 基于线型预测频谱估计的相干激光雷达功率谱分析方法EI北大核心CSCD |
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| 引用本文： | 陈沛,张洪玮,刘晓英,张芯瑜,张开俊,陈丽晶,伏龙延,吴松华.基于线型预测频谱估计的相干激光雷达功率谱分析方法EI北大核心CSCD[J].红外与激光工程,2023(11):78-93. |
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| 作者姓名： | 陈沛 张洪玮 刘晓英 张芯瑜 张开俊 陈丽晶 伏龙延 吴松华 |
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| 作者单位： | 1.中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院266100;2.中国海洋大学海洋高等研究院266100;3.中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室201800;4.中国民用航空西北地区空中交通管理局甘肃分局730087;5.兰州大学大气科学学院730000;6.崂山实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室266237; |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目(42106182,61975191,41905022)；山东省自然科学基金青年项目(ZR2021QD052)；中国海洋大学联合研究项目(#2021-GT-133)。 |
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| 摘 要： | 基于多普勒效应的相干激光雷达广泛应用于测风等大气探测领域,实际应用于风场观测时,由于噪声杂波干扰、回波信号较弱和风场不均匀性等影响了多普勒频移估计的精度。为准确估计激光雷达弱回波信号中的多普勒频移,提升相干测风激光雷达的探测距离和探测精度,文中开展了基于激光雷达功率谱信号的多普勒频移估计算法以及探测性能提升的评估研究。在快速傅里叶变换的基础上,提出了一种结合线性预测频谱估计与导数增强方法的功率谱分析方法,通过与常用的最大似然离散谱峰值频移估计算法(ML DSP算法)进行比较,验证了文中方法在相干测风激光雷达微弱信号频移估计过程中的优势。风速数据的时间及空间相关性分析结果表明,功率谱分析方法具有更好的风速估计稳定性,有效风场探测距离相较ML DSP算法提升了73%。与超声风速计对比结果表明,文中提出的综合算法在弱信号情况下的风速测量精度高,风速结果与超声风速计的标准偏差相较ML DSP算法降低了0.23 m/s,偏离率BIAS降低了0.3 m/s,有效提高了低信噪比范围内多普勒频移估计的精度。
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| 关 键 词： | 相干多普勒激光雷达 多普勒频移估计 弱信号识别 峰值检索 |
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