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中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)全球最高精度風(fēng)場(chǎng)連續(xù)探測(cè) 達(dá)空間分辨率3米、時(shí)間分辨率0.1秒

發(fā)布日期：2022-07-14 點(diǎn)擊率：58

　　【化工儀器網(wǎng) 時(shí)事熱點(diǎn)】精確地大氣風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)對(duì)提高長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、風(fēng)暴預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、改進(jìn)氣候研究模型、軍事環(huán)境預(yù)報(bào)、提高國(guó)防安全等方面具有重大意義。在航空母艦上，機(jī)群的安全升空和著落都依賴周圍大氣風(fēng)場(chǎng)的精確測(cè)量。因此，各國(guó)氣象組織、航空航天研究機(jī)構(gòu)等都積極開展有關(guān)風(fēng)場(chǎng)探測(cè)系統(tǒng)的研究。

　　米級(jí)-亞秒級(jí)分辨率的大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)在航空航天安全、高價(jià)值目標(biāo)保障、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)等方面具有重大意義，但高時(shí)空分辨的連續(xù)風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)對(duì)激光雷達(dá)仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。比如，為獲取3米和0.1秒時(shí)空分辨率的風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果，需要將現(xiàn)有激光雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)靈敏度提高2個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

　　為了實(shí)現(xiàn)“看得遠(yuǎn)、看得細(xì)，測(cè)得快、測(cè)得準(zhǔn)”的高時(shí)空分辨測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院教授薛向輝團(tuán)隊(duì)通過在激光光源、光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)、高速數(shù)據(jù)采集電路和數(shù)據(jù)處理算法上對(duì)激光雷達(dá)進(jìn)行全面優(yōu)化，并在時(shí)頻分析、脈沖編碼基礎(chǔ)上提出一種新的反演算法。

　　研究團(tuán)隊(duì)所做的優(yōu)化大大提高了風(fēng)場(chǎng)反演精度和穩(wěn)健性，并且最終實(shí)現(xiàn)了一套全國(guó)產(chǎn)化的“產(chǎn)品級(jí)”測(cè)試樣機(jī)。該雷達(dá)樣機(jī)工作波長(zhǎng)為1550.1納米，具有人眼安全、設(shè)備輕便(整裝設(shè)備40公斤)、工作穩(wěn)定、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

　　同時(shí)，為了進(jìn)一步測(cè)試?yán)走_(dá)觀測(cè)性能和環(huán)境適應(yīng)性，團(tuán)隊(duì)在安徽省宿州市高鐵站實(shí)地測(cè)量了高速列車尾流中的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)。雷達(dá)在無人值守下連續(xù)穩(wěn)定工作超過100小時(shí)，獲得了3米和0.1秒高時(shí)空分辨率下的350公里每小時(shí)的高鐵尾流連續(xù)觀測(cè)，并首次利用激光雷達(dá)捕捉到高鐵尾流中類似于馮卡門渦街的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，與計(jì)算流體力學(xué)模擬結(jié)果高度一致。

　　相干測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)研制方面的突破，首次實(shí)現(xiàn)了空間分辨率3米、時(shí)間分辨率0.1秒的風(fēng)場(chǎng)探測(cè)，是迄今為止有報(bào)道的全球最高精度的風(fēng)場(chǎng)連續(xù)探測(cè)。國(guó)際知名光學(xué)期刊《光學(xué)快報(bào)》的審稿人對(duì)該工作給與了高度評(píng)價(jià)，稱贊“觀測(cè)結(jié)果是引人注目和印象深刻的”、“迄今為止首次實(shí)現(xiàn)連續(xù)觀測(cè)的高分辨率結(jié)果”。

　　(資料來源：中國(guó)新聞網(wǎng))

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