Том 37, номер 03, статья № 7

Аннотация:

Ключевым фактором, определяющим точность измерения скорости ветра импульсным когерентным доплеровским лидаром (ИКДЛ), является отношение сигнал/шум (SNR). Поэтому информация об SNR важна для интерпретации результатов измерения. Однако известные подходы к определению SNR из исходных данных, измеряемых ИКДЛ, не применимы в случае лидара, созданного в Лаборатории распространения волн ИОА СО РАН (ЛРВ), из-за существенной нестационарности шумовой составляющей регистрируемого им сигнала. В настоящей работе разработан новый метод, который учитывает нестационарность шума. Метод протестирован в эксперименте с ИКДЛ Stream Line и ЛРВ. Путем сопоставления оценок SNR из совместных измерений этими лидарами доказана практическая применимость предложенного метода.

Ключевые слова:

когерентный доплеровский лидар, отношение сигнал/шум, нестационарность шума, радиальная скорость

Список литературы:

1. Frehlich R.G., Hannon S.M., Henderson S.W. Performance of a 2-mm coherent Doppler lidar for wind measurements // J. Atmos. Ocean. Technol. 1994. V. 11, N 6. P. 1517–1528.
2. Банах В.А., Смалихо И.Н. Когерентные доплеровские ветровые лидары в турбулентной атмосфере. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2013. 304 с.
3. Kameyama S., Ando T., Asaka K., Hirano Y., Wadaka S. Compact all-fiber pulsed coherent Doppler lidar system for wind sensing // Appl. Opt. 2007. V. 46, N 11. P. 1953–1962.
4. Pierson G., Davies F., Collier C. An analysis of performance of the UFAM pulsed Doppler lidar for the observing the boundary layer // J. Atmos. Ocean. Technol. 2009. V. 26, N 2. P. 240–250.
5. Dolfi-Bouteyre A., Canat G., Valla M., Augere B., Besson C., Goular D., Lombard L., Cariou J.P., Durecu A., Fleury D., Bricteux L., Brousmiche S. Pulsed 1.5-mm LIDAR for axial aircraft wake vortex detection based on high-brightness large-core fiber amplifier // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2009. V. 15. P. 441–450.
6. Wu S., Liu B., Liu J., Zhai X., Feng C., Wang G., Zhang H., Yin J., Wang X., Li R., Gallacher D. Wind turbine wake visualization and characteristics analysis by Doppler lidar // Opt. Express. 2016. V. 24, N 10. P. A762-80. DOI: 10.1364/OE.24.00A762.
7. Vasiljevic N., Lea G., Courtney M., Cariou J.P., Mann J., Mikkelsen T. Long-range WindScanner System // Remote Sens. 2016. V. 8. P. 896. DOI: 10.3390/rs8110896.
8. Stephan A., Wildmann N., Смалихо И.Н. Эффективность метода МФАС для определения вектора скорости ветра из измерений лидаром Windcube 200s // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 9. С. 725–733; Stephan A., Wildmann N., Smalikho I.N. Effectiveness of the MFAS method for determining the wind velocity vector from Windcube 200s lidar measurements // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 5. P. 555–563.
9. Banakh V.A., Smalikho I.N. Lidar observations of atmospheric internal waves in the boundary layer of atmosphere on the coast of Lake Baikal // Atmos. Meas. Tech. 2016. V. 9, N 10. P. 5239–5248. DOI: 10.5194/amt-9-5239-2016.
10. Banakh V.A., Nadeev A.I., Razenkov I.A., Smalikho I.N., Falits A.V., Sherstobitov A.M. Test results of a pulsed coherent Doppler lidar created at the Institute of Atmospheric Optics SB RAS // Proc. SPIE. 2019. V. 11208. P. 112085K-1–9. DOI: 10.1117/12.2540944.
11. Смалихо И.Н., Банах В.А., Разенков И.А., Сухарев А.А., Фалиц А.В., Шерстобитов А.М. Сравнение результатов совместных измерений скорости ветра когерентными доплеровскими лидарами Stream Line и ЛРВ // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 10. С. 826–835; Smalikho I.N., Banakh V.A., Razenkov I.A., Sukharev A.A., Falits A.V., Sherstobitov A.M. Comparison of results of joint wind velocity measurements with the Stream Line and WPL coherent Doppler lidars // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N S1. P. S79–S91. DOI: 10.1134/S1024856023010177.
12. Frehlich R.G., Kavaya M.J. Coherent laser radar performance for general atmospheric turbulence // Appl. Opt. 1991. V. 30. P. 5325–5337.