ISO 28902-3:2018

Air quality — Environmental meteorology — Part 3: Ground-based remote sensing of wind by continuous-wave Doppler lidar

This document specifies the requirements and performance test procedures for monostatic heterodyne continuous-wave (CW) Doppler lidar techniques and presents their advantages and limitations. The term "Doppler lidar" used in this document applies solely to monostatic heterodyne CW lidar systems retrieving wind measurements from the scattering of laser light by aerosols in the atmosphere. Performances and limits are described based on standard atmospheric conditions. This document describes the determination of the line-of-sight wind velocity (radial wind velocity). NOTE Derivation of wind vector from individual line-of-sight measurements is not described in this document since it is highly specific to a particular wind lidar configuration. One example of the retrieval of the wind vector can be found in ISO 28902-2:2017, Annex B. This document does not address the retrieval of the wind vector. This document can be used for the following application areas: — meteorological briefing for e.g. aviation, airport safety, marine applications, oil platforms; — wind power production, e.g. site assessment, power curve determination; — routine measurements of wind profiles at meteorological stations; — air pollution dispersion monitoring; — industrial risk management (direct data monitoring or by assimilation into micro-scale flow models); — exchange processes (greenhouse gas emissions). This document can be used by manufacturers of monostatic CW Doppler wind lidars as well as bodies testing and certifying their conformity. This document also provides recommendations for users to make adequate use of these instruments.

Qualité de l'air — Météorologie de l'environnement — Partie 3: Télédétection du vent par lidar Doppler à ondes continues basé au sol

Le présent document spécifie les exigences et les modes opératoires d'essais de performance relatifs aux techniques de lidar Doppler monostatique hétérodyne à ondes continues et présente leurs avantages et limites. Dans le présent document, le terme «lidar Doppler» s'applique uniquement à des systèmes lidars monostatiques hétérodynes à ondes continues permettant d'extraire des mesures du vent à partir de la diffusion d'une lumière laser par des aérosols dans l'atmosphère. Les performances et les limites sont décrites sur la base de conditions atmosphériques normalisées. Le présent document décrit la détermination de la vitesse du vent sur la ligne de visée (vitesse radiale du vent). NOTE La détermination du vecteur vent à partir de mesures individuelles sur la ligne de visée n'est pas décrite dans le présent document car elle est hautement spécifique à une configuration de lidar particulière. Un exemple d'extraction du vecteur vent est donné dans l'ISO 28902-2:2017, Annexe B. Le présent document ne traite pas de l'extraction du vecteur vent. Le présent document peut être utilisé dans les champs d'application suivants: — points météorologiques, par exemple pour l'aviation, la sécurité aéroportuaire, les applications maritimes, les plates-formes pétrolières; — production d'énergie éolienne, par exemple évaluation d'un site, détermination de la courbe de puissance; — mesurages de routine des profils de vent dans les stations météorologiques; — surveillance de la dispersion des polluants dans l'atmosphère; — gestion des risques industriels (surveillance directe des données ou par assimilation des données dans des modèles de flux à micro-échelle); — processus d'échanges (émissions de gaz à effet de serre). Le présent document peut être utilisé par les fabricants de lidars Doppler monostatiques à ondes continues ainsi que par les organismes en charge des essais et de la certification de leur conformité. Le présent document fournit également des recommandations aux utilisateurs pour un usage adéquat de ces instruments.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 13-Nov-2018
• ICS: 07.060 - Geology. Meteorology. Hydrology
• Technical Committee: ISO/TC 146/SC 5 - Meteorology
• Drafting Committee: ISO/TC 146/SC 5/WG 6 - Lidar
• Current Stage: 9020 - International Standard under periodical review
• Start Date: 15-Oct-2023
• Completion Date: 15-Oct-2023

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 28902-3
First edition
2018-11
Air quality — Environmental
meteorology —
Part 3:
Ground-based remote sensing of wind
by continuous-wave Doppler lidar
Qualité de l'air — Météorologie de l'environnement —
Partie 3: Télédétection du vent par lidar Doppler à ondes contenues
basé au sol
Reference number
ISO 28902-3:2018(E)
©
ISO 2018

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Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved

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ISO 28902-3:2018(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Fundamentals of heterodyne Doppler lidar . 4
4.1 Overview . 4
4.2 Heterodyne detection . 5
4.3 Spectral analysis . 7
4.3.1 Signal processing for CW lidar . 7
4.3.2 An example of a wind speed estimation process . 9
4.4 Target variables . 9
4.5 Sources of noise and uncertainties . 9
4.5.1 Local oscillator shot noise . 9
4.5.2 Detector noise .10
4.5.3 Relative intensity noise .10
4.5.4 Speckles .10
4.5.5 Laser frequency .10
4.6 Range assignment .10
4.7 Known limitations .
...

ISO/TC 146/SC 5
Date:  2018-08
Deleted: /FDIS
ISO 28902-3:2018(E)
ISO/TC 146/SC 5/WG 6
Secretariat:  DIN
Air quality — Environmental meteorology — Part 3: Ground-based remote
sensing of wind by heterodyne continuous-wave Doppler lidar
Qualité de l'air — Météorologie de l'environnement — Partie 3: Télédétection du
vent par lidar Doppler à ondes entretenues basée sur le sol
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Contents Page
Foreword . v
Introduction . vi
1  Scope . 1
2  Normative references . 1
3  Terms and definitions . 1
4  Fundamentals of heterodyne Doppler lidar . 4
4.1  Overview . 4
4.2  Heterodyne detection . 6
4.3  Spectral analysis . 8
4.3.1  Signal processing for CW lidar . 8
4.3.2  An example of a wind speed estimation process . 9
4.4  Target variables . 9
4.5  Sources of noise and uncertainties . 10
4.5.1  Local oscillator (LO) shot noise . 10
4.5.2  Detector noise . 10
4.5.3  Relative intensity noise (RIN) . 10
4.5.4  Speckles . 11
4.5.5  Laser frequency . 11
4.6  Range assignment . 11
4.7  Known limitations . 11
5  System specifications and tests . 12
5.1  System specifications . 12
5.1.1  Laser wavelength .
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 28902-3
Première édition
2018-11
Qualité de l'air — Météorologie de
l'environnement —
Partie 3:
Télédétection du vent par lidar
Doppler à ondes contenues basé au sol
Air quality — Environmental meteorology —
Part 3: Ground-based remote sensing of wind by continuous-wave
Doppler lidar
Numéro de référence
ISO 28902-3:2018(F)
©
ISO 2018

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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principes essentiels du lidar Doppler hétérodyne . 4
4.1 Présentation générale . 4
4.2 Détection hétérodyne . 6
4.3 Analyse spectrale . 8
4.3.1 Traitement du signal pour un lidar à ondes continues . 8
4.3.2 Exemple de processus d’estimation de la vitesse du vent . 9
4.4 Variables cibles .10
4.5 Sources de bruit et d’incertitudes .10
4.5.1 Bruit de Schottky de l’oscillateur local .10
4.5.2 Bruit du détecteur . . .10
4.5.3 Bruit d’intensité relatif (RIN) .11
4.5.4 Chatoiement .11
4.5.5 Fréquence du laser .11
4.6 Assignation en distance .11
4.7 Limites connues .
...