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、設備輕便(整裝設備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果與定標設備對比誤差小于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構。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構，與計算流體力學模擬結果高度一致。
審稿人認為：“觀測結果是引人注目和印象深刻的”“迄今為止首次實現(xiàn)連續(xù)觀測的高分辨率結果”。