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中新網(wǎng)合肥7月5日電 (記者 吳蘭)記者5日從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校地球和空間科學學院教授薛向輝團隊在相干測風激光雷達系統(tǒng)研制方面取得重大突破，首次實現(xiàn)空間分辨率3米、時間分辨率0.1秒的風場探測。
據(jù)悉，這是迄今為止有報道的全球最高精度的風場連續(xù)探測。相關(guān)成果發(fā)表在國際知名光學期刊《光學快報》。
米級-亞秒級分辨率的大氣風場探測在航空航天安全、高價值目標保障、數(shù)值天氣預報等方面具有重大意義，但高時空分辨的連續(xù)風場觀測對激光雷達仍是一個挑戰(zhàn)。比如，為獲取3米和0.1秒時空分辨率的風場觀測結(jié)果，需要將現(xiàn)有激光雷達信號檢測靈敏度提高2個數(shù)量級以上。
為了實現(xiàn)“看得遠、看得細，測得快、測得準”的高時空分辨測風激光雷達，團隊通過在激光光源、光學收發(fā)系統(tǒng)、高速數(shù)據(jù)采集電路和數(shù)據(jù)處理算法上對激光雷達進行全面優(yōu)化，并在時頻分析、脈沖編碼基礎(chǔ)上提出一種新的反演算法，大大提高了風場反演精度和穩(wěn)健性，最終實現(xiàn)了一套全國產(chǎn)化的“產(chǎn)品級”測試樣機。
據(jù)介紹，雷達樣機工作波長為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)境適應性強等特點。
通過外場對比試驗，該雷達樣機風場觀測結(jié)果與定標設(shè)備對比誤差小于0.5米每秒。
為進一步測試雷達觀測性能和環(huán)境適應性，團隊在安徽省宿州市高鐵站實地測量了高速列車尾流中的風場結(jié)構(gòu)。雷達在無人值守下連續(xù)穩(wěn)定工作超過100小時，獲得了3米和0.1秒高時空分辨率下的350公里每小時的高鐵尾流連續(xù)觀測，并首次利用激光雷達捕捉到高鐵尾流中類似于馮卡門渦街的風場結(jié)構(gòu)，與計算流體力學模擬結(jié)果高度一致。
審稿人認為：“觀測結(jié)果是引人注目和印象深刻的”“迄今為止首次實現(xiàn)連續(xù)觀測的高分辨率結(jié)果”。
