小型相干測風激光雷達系統(tǒng)優(yōu)化設計與數(shù)據(jù)處理方法.pdf

1、相干測風激光雷達在國內(nèi)發(fā)展迅速，作為一種非接觸遙感測量方法具有測量精度高、范圍廣、響應速度快、可判別方向等優(yōu)點，被廣泛應用于數(shù)值天氣預報、環(huán)境和氣象災害、軍事安全等領域。本文主要根據(jù)多普勒效應測量大氣風場信息。
　　本文首先介紹相干測風激光雷達的基本原理，采用光外差法檢測多普勒頻移反演大氣徑向風速。本文主要工作包括兩個方面：首先對相干測風激光雷達系統(tǒng)進行性能優(yōu)化，使系統(tǒng)更加小型化、集成化，增加AOM（聲光調(diào)制器）裝置，能夠探測正負

2、多普勒頻移，避免低頻噪聲干擾。其次對接收的回波信號進行數(shù)據(jù)處理，主要采用快速傅里葉變換法將時域信號轉換成頻域信號。根據(jù)原始頻譜信息對回波數(shù)據(jù)進行累加去噪、擬合處理，最后根據(jù)多普勒頻移信息計算大氣徑向風速。
　　本文給出了詳細的數(shù)據(jù)處理流程，核心為功率譜估計，分析提高系統(tǒng)信噪比的方法，一是累加平均法；二是使用平衡探測裝置提高系統(tǒng)信噪比。在進行數(shù)據(jù)擬合時比較不同擬合方法發(fā)現(xiàn)平滑樣條擬合法效果較好，最后根據(jù)擬合后的頻譜圖提取多普勒頻移信

3、息計算大氣徑向風速。實驗結果表明可以明顯消除系統(tǒng)噪聲，提高信噪比，改善信號質量，提高徑向風速的測量精度。
　　最后，根據(jù)本文研制的連續(xù)相干測風激光雷達裝置進行相關風速測量實驗，首先進行車載風速測量，測量結果與GPS測速儀對比分析，相關性在81％以上，然后與Molas B300型測風激光雷達做對比實驗，相關性都在84%以上?？傊鶕?jù)實驗結果表明，系統(tǒng)噪聲去除明顯，信噪比提高，而且能夠探測正負多普勒頻移，根據(jù)本文數(shù)據(jù)處理方法，顯著改