Wind Hazard and Turbulence Monitoring at Airports with Lidar, Radar, and Mode-S Downlinks: The UFO Project

Nijhuis, A.C.P. Oude; Thobois, Ludovic; Barbaresco, Frédéric; Haan, Siebren de; Dolfi-Bouteyre, Agnès; Kovalev, Dmitry; Krasnov, Oleg A.; Vanhoenacker‐Janvier, Danielle; Wilson, Richard; Yarovoy, Alexander

doi:10.1175/bams-d-15-00295.1

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“…La nouvelle réglementation européenne RECAT-EU a par exemple été déployée à l'aéroport Paris-Charles de Gaulle en 2016 grâce à des mesures du Lidar WINDCUBE200S. Les défis actuels et futurs pour des Lidars fibrés dans l'aéronautique sont la réalisation de mesures embarquées sur l'avion en configuration transverse ou axiale [5] ou encore la fourniture de cartographie 3D et rapide de vents et de turbulences à longue distance (>10 km) autour des sites aéroportuaires [7][8] afin de pouvoir anticiper les trajectoires des tourbillons de sillage et prévoir leurs durées de vie.…”

Section: Resultsunclassified

Détection et caractérisation des tourbillons de sillage des avions par Lidar Doppler

et al. 2019

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Dans un contexte où le trafic aérien s'accroît chaque jour, l'optimisation des débits en termes de décollage et d'atterrissage est devenue un enjeu majeur pour les aéroports à forte affluence. Ces débits sont principalement limités par la présence de tourbillons de sillage communément appelés wake vortex. Ceux-ci sont formés après le passage d'un avion et représentent un danger potentiel pour l'avion suivant. Afin d'éviter les accidents, les organisations de sûreté de la navigation aérienne ont défini, il y a plus de quarante ans, des distances de sécurité à respecter entre décollages ou atterrissages successifs. Ces distances prennent en compte la catégorie de poids des deux appareils en considérant des situations pire-cas. De nombreuses études ont été menées pour permettre une meilleure compréhension de ces tourbillons et ont permis de constater que leur comportement varie en fonction des conditions atmosphériques, en particulier en fonction du vent et de la turbulence atmosphérique. Afin d’étudier la dynamique de la masse d’air et l’évolution de ces phénomènes, on utilise depuis une dizaine d’années le Lidar (light detection and ranging). Le Lidar pulsé est devenu l’instrument de référence pour la mesure à distance des tourbillons de sillage (positions et puissance).

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Section: Resultsunclassified

Détection et caractérisation des tourbillons de sillage des avions par Lidar Doppler

et al. 2019

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“…As discussed in Section 2.4, raindrops have negative effects on LiDAR performance. Therefore, Doppler radars, which perform well in the rain, should be incorporated into the alerting system to detect wind shear in rainy days [98]. In addition, in case of less common weather conditions, such as fog, other measurement systems are required.…”

Section: Low Level Wind Shearmentioning

confidence: 99%

A Review of Progress and Applications of Pulsed Doppler Wind LiDARs

et al. 2019

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Doppler wind LiDAR (Light Detection And Ranging) makes use of the principle of optical Doppler shift between the reference and backscattered radiations to measure radial velocities at distances up to several kilometers above the ground. Such instruments promise some advantages, including its large scan volume, movability and provision of 3-dimensional wind measurements, as well as its relatively higher temporal and spatial resolution comparing with other measurement devices. In recent decades, Doppler LiDARs developed by scientific institutes and commercial companies have been well adopted in several real-life applications. Doppler LiDARs are installed in about a dozen airports to study aircraft-induced vortices and detect wind shears. In the wind energy industry, the Doppler LiDAR technique provides a promising alternative to in-situ techniques in wind energy assessment, turbine wake analysis and turbine control. Doppler LiDARs have also been applied in meteorological studies, such as observing boundary layers and tracking tropical cyclones. These applications demonstrate the capability of Doppler LiDARs for measuring backscatter coefficients and wind profiles. In addition, Doppler LiDAR measurements show considerable potential for validating and improving numerical models. It is expected that future development of the Doppler LiDAR technique and data processing algorithms will provide accurate measurements with high spatial and temporal resolutions under different environmental conditions.

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“…Data used in the experimental tests are radar observations from THALES X-band Radar, recorded during 2014 field trials campaign at Toulouse Blagnac Airport for European FP7 UFO study (Ultra-Fast wind sensOrs for wake-vortex hazards mitigation) (see [29,30]). Data are representative of Turbulent atmosphere monitored by radar.…”

Section: Marginal Densities Of Reflection Coefficientsmentioning

confidence: 99%

Kernel Density Estimation on the Siegel Space with an Application to Radar Processing

Chevallier

Forget

Barbaresco

et al. 2016

Entropy

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This paper studies probability density estimation on the Siegel space. The Siegel space is a generalization of the hyperbolic space. Its Riemannian metric provides an interesting structure to the Toeplitz block Toeplitz matrices that appear in the covariance estimation of radar signals. The main techniques of probability density estimation on Riemannian manifolds are reviewed. For computational reasons, we chose to focus on the kernel density estimation. The main result of the paper is the expression of Pelletier's kernel density estimator. The computation of the kernels is made possible by the symmetric structure of the Siegel space. The method is applied to density estimation of reflection coefficients from radar observations.

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Wind Hazard and Turbulence Monitoring at Airports with Lidar, Radar, and Mode-S Downlinks: The UFO Project

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Détection et caractérisation des tourbillons de sillage des avions par Lidar Doppler

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A Review of Progress and Applications of Pulsed Doppler Wind LiDARs

Kernel Density Estimation on the Siegel Space with an Application to Radar Processing

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