[发明专利]基于激光雷达的机场风场特征探测方法、装置和设备

说明书

本申请涉及基于激光雷达的机场风场特征探测方法、装置和设备，方法包括步骤：根据设定的配置策略对部署在机场预定位置的激光雷达进行扫描策略配置；根据激光雷达进行体积扫描获取的多普勒径向速度信息，反演得到扫描体积内的三维风场；从三维风场中提取600米以下的风场数据，根据600米以下的风场数据计算得到相应的F因子数值；提取多普勒径向速度信息中35.3°高度角的径向风速数据，通过部分傅里叶分解算法计算得到不同高度上的湍流的动能强度；提取多普勒径向速度信息中各高度角的多普勒频谱数据，通过多普勒频谱方法计算得到风场各径向距离上的湍流耗散率。上述方案，达到了风场综合探测性能较强的效果。

技术领域

本申请涉及航空气象保障技术领域，特别是涉及一种基于激光雷达的机场风场特征探测方法、装置和设备。

背景技术

低空风切变及湍流是国际上公认的严重影响飞行安全的风场现象。低空风切变通常是指近地面600米高度以下风矢量(风向、风速)在水平和(或)垂直距离上的变化；湍流是由空气急剧而不规则的流动引致，表现为风速的时间不规则性和空间的不均匀性，是由各种尺度的涡旋连续分布叠加而成。由于风切变和湍流具有强度大和难以预测等特性，严重危害飞机在起飞阶段和降落阶段的安全。目前，用于风切变和湍流探测技术主要包括测风仪、气象雷达、风廓线雷达以及激光雷达，其中激光雷达被认为晴空条件较优的风场探测系统。

采用激光雷达对风切变和湍流探测的扫描策略有多种，主要包括PPI(PlanPosition Indicator，平面位置显示器)、RHI(Range Height Indicator，距离高度显示器)、DBS(Doppler Beam Swinging，多普勒波束摆动)、凝视、GPScan(Glide Path Scan，滑动路径扫描)等方式。然而，在实现本发明过程中，发明人发现前述传统的激光雷达扫描策略仍存在着风场综合探测性能较差的技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种风场综合探测性能较强的基于激光雷达的机场风场特征探测方法、一种基于激光雷达的机场风场特征探测装置，一种计算机设备以及一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种基于激光雷达的机场风场特征探测方法，包括步骤：

根据设定的配置策略对部署在机场预定位置的激光雷达进行扫描策略配置；

根据激光雷达进行体积扫描获取的多普勒径向速度信息，反演得到扫描体积内的三维风场；

从三维风场中提取600米以下的风场数据，根据600米以下的风场数据计算得到相应的F因子数值；

提取多普勒径向速度信息中35.3°高度角的径向风速数据，通过部分傅里叶分解算法计算得到不同高度上的湍流的动能强度；

提取多普勒径向速度信息中各高度角的多普勒频谱数据，通过多普勒频谱方法计算得到风场各径向距离上的湍流耗散率。

另一方面，还提供一种基于激光雷达的机场风场特征探测装置，包括：

配置处理模块，用于根据设定的配置策略对部署在机场预定位置的激光雷达进行扫描策略配置；

风场反演模块，用于根据激光雷达进行体积扫描获取的多普勒径向速度信息，反演得到扫描体积内的三维风场；

因子计算模块，用于从三维风场中提取600米以下的风场数据，根据600米以下的风场数据计算得到相应的F因子数值；

动能计算模块，用于提取多普勒径向速度信息中35.3°高度角的径向风速数据，通过部分傅里叶分解算法计算得到不同高度上的湍流的动能强度；

湍流计算模块，用于提取多普勒径向速度信息中各高度角的多普勒频谱数据，通过多普勒频谱方法计算得到风场各径向距离上的湍流耗散率。