单元比恒虚警率方法在相干多普勒测风激光雷达中的应用

摘要： 提出一种用于检测多普勒频移的单元比恒虚警率（CR-CFAR）方法，以提高相干多普勒风激光雷达（CWL）在低信噪比（SNR）环境下测量速度的准确性。该方法通过分析频谱来解决广泛使用的周期图法中遇到的弱信号被噪声淹没的问题，其特性在于频谱中信号区域斜率大于噪声区域斜率。我们结合比率与CFAR提出了CR-CFAR方法，利用该方法从频谱中识别峰值区域，通过去除背景噪声获得包含多普勒频移的峰值信号。为验证CR-CFAR方法，于2016年6月1日至7日在中国哈密（北纬42°32′，东经94°03′）开展了CWL与商用多普勒激光雷达的联合外场实验。结果表明：该方案显著提升了低信噪比条件下CWL数据的可靠性，水平风速相关性及水平风向相关性均超过0.99的高度增加了65米，120米高度处水平风速相对偏差从40.37%降至11.04%。采用CR-CFAR方法分析连续观测数据时，相比常规风场反演方法获取了更丰富的风场特征信息。