The AWIATOR airborne LIDAR turbulence sensor

• Published in: Aerospace science and technology Vol. 11; no. 7; pp. 546 - 552
• Main Authors: Schmitt, Nikolaus Peter, Rehm, Wolfgang, Pistner, Thomas, Zeller, Paul, Diehl, Hermann, Navé, Peter
• Format: Journal Article Conference Proceeding
• Language: English
• Published: Paris Elsevier SAS 01.11.2007; Elsevier
• Subjects: Air transportation and traffic; Airborne; Applied sciences; Borgetragen; Böensensor; Direct detection; Direktempfang; Exact sciences and technology; Fundamental areas of phenomenology (including applications); Ground, air and sea transportation, marine construction; Gust sensor; LIDAR; Optical elements, devices, and systems; Optics; Physics; Range finders, remote sensing devices, laser doppler velocimeters, sar, and lidar; Turbulence sensor; Turbulenz-Sensor; Wake vortex; Wirbelschleppe; Böensensor; Direct detection; Turbulence sensor; Direktempfang; Turbulenz-Sensor; Gust sensor; Wake vortex; LIDAR; Wirbelschleppe; Borgetragen; Airborne; Gust; Airplane; Atmospheric turbulence; Airborne radar; Lidar; Wakes; Sensors; Detection; Aircraft
• ISSN: 1270-9638; 1626-3219
• DOI: 10.1016/j.ast.2007.03.006

The development and first flight tests are described of a short pulse direct measuring UV LIDAR for the measurement of gusts, turbulence and potentially wake vortices. The results of these stage 1 tests confirm that relative wind velocities can be measured with a standard deviation of below 10 m/s even at high altitudes with no appreciable aerosol concentrations. Operating the system under various flight conditions including rain, dense clouds, and clear air up to 24,000 ft was highly successful. Means to push the standard deviation below 1.6 m/s, foremost by increasing the laser output power and the efficiency of the light collecting system, are identified and quantified. Questions of instrument stability are addressed. Die Entwicklung und erste Flugtestergebnisse eines Kurzpuls-Direktempfangs-UV-LIDAR zur Messung von Böen, Turbulenzen und potentiell auch Wirbelschleppen wird beschrieben. Die Testergebnisse der ersten Stufe bestätigen, dass relative Windgeschwindigkeiten mit Standardabweichungen von unter 10 m/s auch in großer Flughöhe mit entsprechend geringer Aerosolkonzentration gemessen werden können. Das System wurde unter verschiedenen Bedingungen auch bei Regen, in dichten Wolken und in klarer Luft bei einer Flughöhe von 24.000 ft sehr erfolgreich betrieben. Wege zur Verbesserung der Standardabweichungen unter 1.6 m/s sind beschrieben und quantifiziert, hauptsächlich durch Erhöhung der Laserleistung und der Effizienz der optischen Anordnung. Fragen der Stabilität des Instruments werden behandelt.