Marco de simulación de señales para evaluar el error de velocidad del viento de un lidar de viento Doppler

Área de la Ciencia:

• Física atmosférica
• Teledetección óptica
• Instrumentación y medición

Sus antecedentes:

• La medición precisa de la velocidad del viento es crucial para la calibración del lidar de viento coherente.
• Los métodos de calibración tradicionales (volante de inercia, anemómetros) tienen limitaciones significativas para simular condiciones atmosféricas realistas y requieren vientos impredecibles.
• Estas limitaciones dificultan la calibración y validación precisas de los sistemas lidar de viento coherente.

Objetivo del estudio:

• Proponer un nuevo método para simular perfiles de velocidad del viento atmosférico y escenarios de aerosoles.
• Validar y optimizar el rendimiento del lidar de viento coherente, incluida la precisión de la medición, la resolución de la velocidad del viento y los algoritmos de recuperación.
• Investigar la influencia de la intensidad de la retrodispersión de aerosoles en la precisión de la recuperación de la velocidad del viento.

Principales métodos:

• Simulación de la intensidad de la señal de retrodispersión mediante modulación de amplitud (AM).
• Simulación de las variaciones de la velocidad del viento con la altitud mediante modulación de frecuencia (FM).
• Análisis del impacto de la relación portadora/ruido (CNR) en la precisión de la recuperación de la velocidad del viento.

Principales resultados:

• El método de simulación propuesto valida eficazmente el rendimiento del lidar de viento coherente.
• Los errores de recuperación de la velocidad del viento se minimizan en una CNR óptima, que varía con la velocidad del viento.
• Se logró una resolución de velocidad del viento de aproximadamente 0.0018 m/s en un rango de ±31 m/s.

Conclusiones:

• El nuevo enfoque de simulación supera las limitaciones de los métodos tradicionales de calibración de lidar.
• Permite la identificación cuantitativa de las condiciones de funcionamiento óptimas para el lidar de viento coherente.
• El método proporciona una alta resolución de velocidad del viento, cumpliendo los requisitos de calibración para sistemas lidar avanzados.