小型高精度三维激光多普勒测风雷达关键技术与应用-9479威尼斯

科技成果来源：四川科技成果库;
地区：四川
成果名称：小型高精度三维激光多普勒测风雷达关键技术与应用
成果完成单位：北方激光研究院有限公司;四川西物激光技术有限公司;西南技术物理研究所;
成果完成人：陈涌;罗雄;冯力天;周鼎富;王宏元;范琪;刘志平;靳国华;彭涛;周杰;
成果类型：应用技术
技术领域：雷达及配套设备制造
成果简介： 项目背景： 风是重要的大气要素之一，对人类活动影响最为直接。近年来，中国经济处于高速发展阶段-民航业迎来爆发式发展，飞机起降频次逐年增多，需要通过对机场风场信息进行精细化探测，保障飞机起降安全以及效率控制；“碳达峰”加速了社会对优质绿色能源风能的需求；城市大气污染要求治理的呼声加强，风场的实时监控对污染物的溯源扩散推演起到重要支撑作用……上述问题都需要对大气风场的时空特性进行精细化探测。如飞机起降时的风切变实时监控、风力资源的长期监测、城市污染物的溯源、体育赛场的实时风场监测。 主要科技内容及技术指标完成情况： 该项目针对民航飞行安全、气象预报、环保监测、新能源开发等行业对中低空风场的高精度实时探测迫切需求，开展小型窄线宽脉冲光纤激光器、高灵敏度光电平衡探测器等核心部件国产化研制，通过对核心关键元器件的自主可控研制攻关，针对特殊环境下的应用策略制定，研制出高精度、高时空分辨率的小型通用化三维激光多普勒测风雷达。所研制的激光测风雷达径向风速标准偏差为0.02m/s，风速标准偏差为0.42m/s，风向标准偏差为4.78°，探测范围为50m至10000m，距离分辨率为5～195m，产品技术指标达到国际同类产品先进水平。 主要创新特色有： (1)针对核心元器件窄线宽脉冲光纤激光器“卡脖子”的问题，通过分析内在机理，攻克窄线宽脉冲光纤放大器中的非线性效应抑制、噪声抑制、能量放大等技术，完成了国产化自主可控研制； (2)针对风场探测距离分辨率较低和精度较差的问题，提出激光脉宽动态自适应配置技术、激光脉宽动态自适应配置技术及八波束自适应反演算法，实现高距离分辨率和高精度风场探测； (3)针对现有测风雷达采用的下滑道扫描测量方法只能获得迎头风，不能获取侧风信息的不足，提出一种新的自适应下滑道扫描策略，实现了迎头风与侧风的同时测量； (4)针对激光测风雷达低空风切变识别较差的问题，提出一种机场低空风切变识别算法，实现机场低空风切变的监测高效告警。 应用推广及效益： 在银川机场、曹家堡机场、张家口冬奥会赛场等地开展了应用示范。通过试验和应用推广，产品的功能、性能、可靠性得以充分验证；硬件与软件具有独立自主知识产权，自主可控；维护方便，费用低于国外同类产品；数据无需流经国外数据库，可以确保机场运营情况、气象资料等国家战略资源的安全保密；已在多个机场进行试用，对民航的安装、维护、使用具有较好的适应性。 通过项目的实施，获授权国家发明专利1项，实用新型专利2项，计算机软件著作权7项；培养了一批高层次人才，在sci、ei收录刊物上发表了7篇高质量学术论文。项目通过人才培养、论文发表、学术会议交流、生产销售产品等形式进行成果转化推广。研究成果推广3年来，累计新增销售额超过1亿元，经济效益显著。随着中国综合国力的提升，低空空域渐次开放，国际航线逐年突增，民航运行保障责任将越来越重，而激光测风雷达在民航业务保障中将有更加广阔的发展前景。此外，其应用推广对支撑国家战略性新兴产业发展、高端通用科学仪器自主可控、军民融合产业发展等均具有重要意义。
成果登记/完成年份：2022年
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