敝也』如外L^sER＆lNFR^REo第23誊第6期跑道视程(水平、斜视)和云高的激光探测SI1．f1李树蓬‘(中国民航华京管理局科教处-上海200335)／_／摘要本文介绍机场用小型、自动化、可综合探测跑道视程、斜视视程和云高的教J光雷达的基本工作原理}刊出几年问机场实用试验数据。关键词擞苎!里雷达奇挈{1)．辛i遁r———一1一。‘一LidarforMeasuringBothRunwayVisualRangeandCloudHeightLShupeng(EastChinaAdministrationCAACScience8LEducationDivision．Shanghai-200355)AbstractTheprinciplesoftheminor，automaticandcomprehensivelidarformeasuringbothrun—wayvisualrangeandcloudheight&iredescribedinthispaper．TherealexperimentaJdataforairportap-plicationsinrecentyearsarealsopresented．KeywOrdslidar，airport．radar一、引言机场跑道视程(水平、斜视)和云高(特别是低云)的准确操渊，对保i正飞机起降的安全是撅为重要的。目前国内大多数机场和气象台站仍沿用传统的目测法估计云高和水平能见度，其误差往往较大；利用气球也可测云高，但在伴有降水的气象条件下，就不能用气球测云高了。近年来．还有利用激光测距原理来测定云高，但对低、薄云则有困难。另外，在复杂气象条件下，水平能见度与飞机下降时在决断高度上的斜视能见度往往有很大的差别。当水平能见度大于斜视能见度时，接收或放行飞机就有可能给飞行安全带来威胁；当水平能见度小于斜视能见度时，拒绝接收或放行飞机又可能影响航班的正常性。以上现象的出现并非航行、气象人员之误，而是现行的气象保证没有对斜视能见度作要求，也没有测试斜视能见度的台适仪器。26受中国民航总局委托，中科院大气物理所、华北光电所和中国民航华东管理局一起共同研制成功我国第一台小型、自动化、可综合探测跑道视程(RVR)、斜视视程(SVR)和云高的激光雷达．仪器研制成功后先后在北京、合肥、屯溪等机场对比试验。长期试用证明：系统探测精度高，工作稳定可靠，已能正常装配使用．二、基本工作原理在大气消光系数口水平均一和日照天空照度均匀条件下，以水平天空为背景的黑体目标物的能见度可表示为；V：II{(1)车刊l993年8月收判·李鹊蓬中国民航华东曹理局工程师1964年毕业于华东师大物理幕．长期从事自动控削和气象、大气物理方面的科研和管理工作。维普资讯http://www.cqvip.come为对比感闽。对水平天空为背景且具有较大视场角的黑色目标物，通常取e—O．02，即；吉=羔詈斜视能见度可采用如下经验公式(2)一扣[业+](3)式中，为观测时的仰角(即飞机降落时的下滑角)，AT，Ac分别为目标和背景的反射事，D为气象常数。对以跑道为背景的白漆梯子步目标物(3)式可准确简化为：y—3(4)激光雷达方程可表示为：P(R)一c·fl(R)Bm(5)式中，C为仪器常数，p(R)，R处的大气后向散射系数，(5)式表示在距离R处的激光回波信号幅度与R处的和的关系，据此可以测定。通过对激光后向散射信号的探测和取样处理，可以很方便地确定云高。三、试验方法和结果1．系统的主要技术指标为：A)激光发射部分：倍频NdYAG激光器，工作波长0·532~m，输出能量30~50mJ，脉宽10as，重复频率1O次／分，发散角2m—tadB)接收部分：接收口径50ram，接收视场角3mradc)数据处理部分：瞬时记录仪8bit20MHz2．试验方法：A)云高云高的检测是用常规的气球和飞机实测与激光探测结果对比。B)水平能见度选择2～3名有经验的气象观测员并措跑道每间隔～2m设置目标物，将目视实测值与激光探测值对比。c)斜视能见度采用热气球和飞机探测两种检测方法．考虑到飞机进入五边在远台附近的高度接近200m，因此热气球(观测员乘坐其中)也升到200m左右，如图l所示。一，／I圉1热气球检舅示意田^——热气球升空高度(其数值由吊篮下细绳标志)，6——观测点按热气球的水平距离(IX跑道灯为标志)，——热气球的实测斜视能见度。—v，飞机进入五边后，按正常下滑角2。40下降着陆。当飞机到达远台上空时即按码表计时并飞行速度，当飞行员发现跑道时再按码表，由此计算出斜视视程(图2)。图2飞机幢示意蔼维普资讯http://www.cqvip.comV一一(T-TI)以上所有对比试验中，观测员、飞行员和激光探测问都数据保密...
