非平稳大气下相干多普勒测风激光雷达信号仿真与风速反演

本文主要探讨了相干多普勒测风激光雷达在时域信号仿真及时间频率分析方面的应用。作者构建了一个基于大气分层时域信号生成模型（feuilleté model）的非平稳信号仿真系统，该模型考虑了大气非稳态特性，适用于复杂气象条件下对风速的精确测量。在仿真过程中，作者针对非平稳风速模型设计了相应的算法，采用了线性剪切风速和美国宇航局NASA的阵风模型，生成了逼真的回波信号。 在信号处理方面，文章引入了时-频域联合分析方法，这是一种先进的信号处理技术，能够同时分析信号的时间变化和频率成分，从而提供更丰富的风速信息。通过Wigner-Ville变换，研究者能够解析信号的能量分布于时频面上的变化，这些变化与风速有直接关联。这种分析方式有助于消除由于散斑噪声和交叉项等干扰因素导致的风速反演中的不确定性。 作者强调了这种方法的优点，即无需对探测范围进行繁琐的距离门划分，可以直接从整体信号中提取风速信息，大大提高了数据处理效率和精度。此外，他们还采用多组脉冲累加平均的方式进一步降低噪声影响，使得反演出的风速波动明显减小，与输入风速的匹配度显著提升。 这篇论文的核心内容包括：非平稳信号的时域生成、相干多普勒测风激光雷达的工作原理、时频分析技术的应用、以及如何通过信号处理策略优化风速反演的准确性和稳定性。这对于遥感技术，特别是激光雷达在风速测量领域的实际应用具有重要意义，为未来气象监测和风电场评估提供了新的理论支持和技术路径。