DCIM激光雷达测量湍流廓线反演算法及数值仿真研究.pdf

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1、第31卷第3期量子电子学报V01．31No．32014年5月CHINESEJOURNALOFQUANTUMELECTRONICSMay2014DOI：10．3969／j．issn．1007—5461．2014．03．015DCIM激光雷达测量湍流廓线反演算法及数值仿真研究黄克涛，-，吴毅，侯再红，靖旭，程知，一，崔利果，。(1中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室，安徽合肥2300312中国科学院大学，北京100049)摘要：提出了一种基于广义Hufnagel—Valley模型的差分光柱像运动(DCIM)激光雷达测量湍流廓线的反演

2、算法，推导了数据平滑处理函数，通过对HV5／7模型廓线数值仿真得出：真值反演时，反演廓线与理论模型廓线最大相差约0．004个量级，反演廓线计算的r0、整层0与理论值的相对误差绝对值均在0．5％以下；有10％随机误差时，20km以下反演廓线与理论模型廓线最大相差约0．5个量级，20km以上误差增大，．反演廓线计算的r0和整层0与理论值的相对误差绝对值约在10％和5％以下，满足实际激光大气传输应用；数据平滑处理函数不会影响反演廓线随高度的变化特性。最后仿真验证了反演算法的普适性，可用于DCIM激光雷达测量不同地区的湍流廓线关键词：大气光学；湍流廓线；反演算法；激

3、光雷达；数值仿真中图分类号：P427．1文献标识码：A文章编号：1007—5461(2014)03—0348—07InversionalgorithmandnumericalsimulationofDCIMlidarmeasurementturbulenceprofileHNGKe—tao1W己，．HOUZai—hongI．JINGXu1CHENGZhi10．cUILi—gUO1(1KeyLaboratoryofAtmosphericCompositionandOpticalRadiation，AnhuiInstituteofOpticsandFineMec

4、hanics，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China；2UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)Abstract：Theinversionalgorithmofdiferentialimagecollumnmotion(DCIM)lidarmeasuringturbulenceprofilewasproposedbasedongeneralizedHufnagel—Valleymode1．Thesmoothingfunctionofdata

5、wasderived．ThroughnumericalsimulationofHV5／7model，someresultswereobtained．Withoutrandomerror，themaximumdiferencebetweentheinversionprofileandHV5／7modelprofileisabout0．004orderofmagnitude．Theabsoluterelativeerrorsofroandthewholelayer0calculatedbytheinversionprofilesarebothlessthan0．

6、5％．With10％randomerrors．themaximumdiferencebetweentheinversionprofilesandHV5／7modelprofileisabout0．5orderofmagnitudebelow20kmwhileitisbiggerthan20km．Theabsoluterelativeerrorsofr0andthewholelayer0computedbytheinversionprofilearelessthani0％and5％．Soitmeetstheactualapplicationoflaserpro

7、pagationintheatmosphere．Thesmoothingfunctionissuitableforpracticalapplicationbecauseitdoesnotafectthedistributionoftheinversionprofilewithheight．Finally，theuniversalityofthealgorithmwasverifiedandthealgorithmcanbeusedtoDCIMlidartogetprofile．基金项目：国家863计划资助项目(A825021)作者简介：黄克涛(1989一)，

8、研究生，主要从事激光大气探测研究。E·mail：kt