多普勒测风激光雷达数据采集系统

激光雷达数据采集原理

激光雷达的数据采集原理主要基于激光测距技术。

激光雷达是一种利用激光进行测距的设备，通过发射激光束，并接收由目标物体反射回来的激光信号，可以计算出激光信号从发射到接收的时间，从而推算出目标的距离。

激光雷达通常被用于感知周围环境中的物体，包括但不限于车辆、行人和其他障碍物。

数据采集的过程主要涉及以下几个步骤：1. 硬件准备：激光雷达设备通常包括一个或多个激光发射器和一个接收器阵列。

这些设备被安装在车辆或其他移动设备上，以便能够覆盖周围环境。

2. 发射激光：激光雷达设备发射激光脉冲，这些脉冲被发送到周围环境中的物体上。

3. 反射回的信号接收：当激光脉冲遇到目标物体时，它会反弹回来，被激光雷达设备的接收器接收。

4. 数据处理：接收器将接收到的信号发送到数据处理系统，该系统会测量激光脉冲从发射到接收的时间，并据此计算出目标的距离。

此外，激光雷达通常还提供其他信息，如目标的方位角、俯仰角和速度等。

5. 传输和存储：数据处理系统将收集到的数据传输到存储设备中，以便后续分析和使用。

激光雷达的数据采集原理具有一些关键优势。

首先，激光雷达的精度非常高，能够提供厘米级的距离测量结果。

其次，由于其工作原理是基于激光脉冲的反射，因此对环境的适应性较强，可以在各种天气和光照条件下工作。

此外，激光雷达还可以同时检测多个目标，并区分不同的物体，这对于自动驾驶等应用非常重要。

然而，激光雷达也存在一些限制。

例如，由于其工作原理是基于激光，因此可能会对人的眼睛造成伤害，需要在安全的环境下使用。

此外，激光雷达的成本相对较高，且在某些应用场景下（如低空飞行器）可能受到激光束发散的限制。

因此，在选择使用激光雷达时，需要根据具体的应用场景和需求进行权衡。

相干多普勒测风激光雷达研究

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和部分作为参考信号，进行相应的数据分析；
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文章编号：１７—７５２１）２００—５６２８８（０２００８０
相干多普勒测风激光雷达研究
竹孝鹏刘继桥刁伟峰毕德仓周军陈卫标

基于双Fabry—Perot标准具的双边缘测风激光雷达系统

基于双Fabry—Perot标准具的双边缘测风激光雷达系统【摘要】本文明确了全球大气风场观测的重要性，较为详细地介绍了测风的基本原理、基于双Fabry-Perot标准具的双边缘测风激光雷达的系统结构和技术参数。

明确了测风系统回波数据的处理方法及风速测量的误差计算。

该风速反演方法和误差估算方法的可行性已经被实验验证。

【关键词】激光雷达；风速反演；Fabry-Perot标准具；直接探测0 引言大气风场是气象学研究、气候研究和大气科学中最重要的参数之一。

高精度、高分辨率的全球大气风场观测在气象研究、天气预报、大气环境监测和国防高技术战略战术武器系统的气象保障、靶场气象条件检测等方面都具有广泛的应用。

与其它风场测量手段相比，直接探测多普勒测风激光雷达是目前唯一能够实现对全球范围的三维风场进行高精度、高时空分辨率探测的工具。

而基于Fabry-Perot 标准具的双边缘技术是迄今最成熟、最有效的直接多普勒探测方法，它能够实现从地面到平流层范围的风场探测。

1 多普勒测风激光雷达概述多普勒测风激光雷达属于主动测量系统，它向大气发射激光脉冲并测量不同高度上返回信号的多普勒频移，从而实现对大气风场的观测。

多普勒频移是散射物体沿激光雷达径向的相对运动产生的，对应于测量体积的平均速度。

测量体积是由最大积分长度、高度分辨率和激光束宽度决定，并沿预定的不同方向上交替地连续测量。

激光雷达探测的回波信号主要来自于大粒子的米散射和大气分子的瑞利散射。

对于米后向散射，多普勒频移光的散射谱近似等于发射激光的频谱，只是由于在测量体积内风的变化会有略微的展宽；对于分子散射，空气分子的布朗运动是主要的散射谱展宽原因，其宽度相当于风速为几百米/秒的多谱勒频移，因此平均空气运动产生的多普勒频移只占谱宽的一个非常小的部分，这比气溶胶散射小很多。

所以在相同径向速度情况下分子散射需要更大的信号，但是分子散射信号与气溶胶散射相比波长依赖关系不同。

分子散射与波长的四次方的倒数成正比，而气溶胶散射则近似与波长的1.3次方的倒数成正比，所以分子散射在短波长有较大的信号强度，而气溶胶散射则在长波长的信号较强。

相干激光测风雷达信号处理系统研究

相干激光测风雷达信号处理系统研究李河均;张鹏飞;潘静岩;董光焰【摘要】介绍了基于相干探测方式的多普勒激光测风雷达的基本组成结构和原理,着重对激光测风雷达的信号处理系统进行了研究.文中给出了信号处理系统中所采用的多普勒信号处理方法,对采集到的多普勒回波信号进行了仿真研究.采用商业数据采集卡和LABVIEW软件,设计了相干激光测风雷达信号处理系统,并通过搭建的平台实现了激光视向风速的测量.通过模拟的多普勒回波信号,对信号处理系统进行了测试验证,实验结果证明了该信号处理系统能够达到0.8 m/s的速度测量精度.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2013(043)010【总页数】4页(P1113-1116)【关键词】相干探测;激光测风雷达;信号处理【作者】李河均;张鹏飞;潘静岩;董光焰【作者单位】中国电子科技集团公司第二十七研究所,河南郑州450047;中国电子科技集团公司第二十七研究所,河南郑州450047;中国电子科技集团公司第二十七研究所,河南郑州450047;中国电子科技集团公司第二十七研究所,河南郑州450047【正文语种】中文【中图分类】TN958.981 引言对风场的探测研究，在气象、军事、航空和新能源等多个方面都具有重要的意义。

目前常用的风场遥感测量的手段有微波雷达、超声波雷达以及激光雷达。

激光雷达由于工作波长在0.1～10 μm，比微波雷达小，因此在风场测量方面有独特的优点。

激光雷达主要有多普勒测量和多光束测量两种测量方式［1］。

激光多普勒测风雷达基于激光多普勒效应来实现，根据工作方式又可以分为相干多普勒激光测风雷达和直接探测多普勒测风雷达［2－4］。

相干多普勒激光测风雷达利用光外差探测技术获得激光多普勒频移信息。

国外许多研究成果已经证明了相干多普勒激光雷达是测量风场和运动目标速度的有效手段［5－6］。

2 相干激光测风雷达组成结构本文采用相干激光测风雷达结构框图如图1所示，设计搭建的相干激光测风雷达实验系统照片如图2所示。

激光雷达数据采集与处理流程

激光雷达数据采集与处理流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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多普勒测风激光雷达系统.pdf

49多普勒测风激光雷达系统1.研究背景大气风场信息是一项重要的资源，精确可靠的大气风场测量设备可提高风电可再生能源领域的利用率，改进气候气象学模型建立的准确性，增强飞行器运行的安全性，因此在风电、航空航天、气候气象、军事等领域都有着重要的意义。

风场信息测量的手段主要分为被动式和主动式两大类。

传统的被动式测量装置有风速计、风向标和探空仪，主动式测量装置有微波雷达、声雷达等。

风速计和风向标只能实现单点测量，借助测风塔后实现对应高度层的风场信息检测，这类传统装置易受冰冻天气影响，测风塔的搭建和维护也需要花费大量的人力物力，还存在移动困难和前期征地手续复杂等问题；微波雷达以电磁波作为探测介质，由于微波雷达常用波长主要为厘米波，与大气中的大尺寸粒子（如云、雨、冰等）相互作用产生回波，无法与大气中的分子或气溶胶颗粒产生作用，而晴空时大气中大尺寸粒子较少，因此微波雷达在晴空天气条件下将出现探测盲区。

另外，微波雷达还具备庞大的收发系统也导致其移动困难；声雷达与微波雷达测量原理相似，不同的是将探测介质由微波改为了声波。

声雷达的探测方式使得在夜间和高海拔地区易出现信噪比降低的情况甚至无法测量。

因此，迫切需要补充新型的风场测量手段替代传统测风装置实现大气风场信息的测量。

2. 测风激光雷达系统2015年，南京牧镭激光科技有限公司成功研制出国产化测风激光雷达产品Molas B300，该产品基于多普勒原理可实现40～300 m 风场信息测■ 黄晨，朱海龙，周军南京牧镭激光科技有限公司第一作者黄晨量，风速测量精度可达0.1 m/s ，风向测量精度可达1°，数据更新率为1 Hz ，风速测量范围可达0～60 m/s 。

测风激光雷达定位为外场应用装备，对环境适应性有较高要求，Molas B300可在外界温度范围为-40℃～50℃，相对湿度为0%～100%的环境条件下正常工作。

除此以外，Molas B300体积小质量轻（约50 kg ）方便运输安装便捷，可显著降低项目前期施工时间。

一种基于多普勒原理的相干测风激光雷达及其外场应用

一种基于多普勒原理的相干测风激光雷达及其外场应用顾桃峰;岳海燕;王四化;伍光胜;冯厚文;唐梓恒;庄鹏;康宝荣;谢晨波【期刊名称】《大气与环境光学学报》【年(卷),期】2024(19)1【摘要】精确观测大气风场在气象、军事、航空航天等领域具有十分重要的意义。

相干测风激光雷达能够实时有效地进行大气矢量风场探测。

为此研制出一款基于多普勒原理的相干测风激光雷达,并进行外场观测验证了其性能。

该系统可探测垂直上空45~3000m的水平风场以及垂直气流,最大可探测风速为60m/s。

分析比对了该雷达于2021年10月16日08:00―20日00:00在广州市黄埔区气象局观测的数据与同时段同地点微波风廓线雷达的观测数据,结果表明二者具有良好的一致性。

重点分析了2021年10月18日10:00―20日00:00的典型观测数据,进一步验证了该相干测风激光雷达所测数据的准确性。

该雷达在风场探测上的应用将为气象参数监测和预报精度的提高以及极端灾害性天气的预警提供实时数据支撑。

【总页数】16页(P22-37)【作者】顾桃峰;岳海燕;王四化;伍光胜;冯厚文;唐梓恒;庄鹏;康宝荣;谢晨波【作者单位】广州市突发事件预警信息发布中心;广州市气象台;广州市黄埔区气象局;广州市气象局观测预报处;安徽蓝科信息科技有限公司;中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所;先进激光技术安徽省实验室【正文语种】中文【中图分类】TN958.98【相关文献】1.CALIOP数据在星载相干多普勒测风激光雷达性能仿真中的应用2.基于相干多普勒测风激光雷达的不同成因类型的低空风切变观测3.相干多普勒测风激光雷达的频率估计算法4.相干多普勒测风激光雷达反演厦门市风场及边界层高度的可靠性分析5.基于相干多普勒测风激光雷达的南极中山站低空大气风场应用研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

多普勒激光雷达测风原理

多普勒激光雷达测风原理话说这多普勒激光雷达测风，可真是个新鲜玩意儿，咱今天就来聊聊这背后的原理，保管让你听得津津有味，跟听评书似的。

那天，我站在气象站的观测台上，手里把玩着这小巧的激光雷达，心里琢磨着：这玩意儿怎么就能测出风的速度呢？它不像咱小时候玩的风车，风一吹就呼呼转，这激光雷达可是个高科技产品，得靠点真本事。

咱先说说这多普勒效应，你开车的时候，听见过远处警车的警笛声，有时候感觉声音越来越尖，有时候又越来越低沉，对吧？这就是多普勒效应在作怪，声源和接收器之间有了相对运动，声音频率就变了。

激光雷达测风也是这个理儿，只不过它用的是激光，而不是声音。

这激光多普勒雷达，它发射的激光束被大气中的气溶胶粒子散射，就像咱们在阳光底下能看见灰尘在跳舞一样。

这些气溶胶粒子就像是小小的镜子，把激光反射回来。

可问题是，这些粒子可不是静止的，它们跟着风一起动，这样一来，反射回来的激光频率就变了，这就是多普勒频移。

就像咱们俩站在这儿说话，你一动，我耳朵里的声音就变了个调儿，这激光雷达也是，它一接收到这变了调的激光，就能算出风的速度来。

你说神奇不神奇？但这事儿还没完呢，激光多普勒雷达还得靠个叫做相干探测的技术。

啥是相干探测呢？咱得这么理解，你见过俩水波相遇吧？有时候它们会叠加在一起，形成更大的波，有时候又会相互抵消，啥也看不见。

这激光也是，两束激光相遇，也能产生干涉效应。

激光雷达里头，有一束激光是专门用来当“参照物”的，咱们叫它本振光。

这束光跟反射回来的激光一相遇，就在探测器上产生了干涉，就像俩水波相遇一样。

探测器上的信号一变，咱们就知道，风来了，风速多少，也都算得出来。

说起来，这激光雷达测风，还真得靠点运气。

大气条件得好，气溶胶粒子得够多，要不这激光反射不回来，咱就啥也测不出来。

我就碰见过一回，那天雾蒙蒙的，气象站的人说，这条件正好，激光雷达能测得更远。

嘿，还真别说，那天咱们测得那叫一个痛快，连十公里以外的风都测出来了。

自制直接探测多普勒测风激光雷达的总体结构和技术参数介绍

自制直接探测多普勒测风激光雷达的总体结构和技术参数介绍引言风是研究大气动力学和气候变化的一个重要参量，利用风的数据，可以获得大气的变化，并预见其改变，促进人类对能量、水、气溶胶、化学和其它空气物质圈的了解，提高气象分析和预测全球气候变化的能力。

目前的风场数据主要来源于无线电探空测风仪、地面站、海洋浮标、观测船、飞行器以及卫星，它们在覆盖范围和观测频率上都存在很大限制。

对全球进行直接三维风场测量已经提到日程上来，世界气象组织提出了全球范围的高分辨率大气风场数据的迫切需要，迄今为止，多普勒测风激光雷达是唯一能够获得直接三维风场廓线的工具，具有提供全球所需数据的发展潜力［1］。

激光雷达是探测大气的有力工具，随着激光技术、光学机械加工技术、信号探测、数据采集以及控制技术的发展，激光雷达技术的发展也日新月异。

多普勒测风激光雷达具有实用性、高分辨率和三维观测等优点，是其它探测手段难以比拟的［2，3，4］。

新研制的1064 nm直接探测多普勒测风激光雷达，利用双边缘技术对对流层三维风场进行探测［5］。

本文介绍了该激光雷达的总体结构及其各部分的功能，并对其探测对流层风场的初步结果进行了分析和讨论。

1 总体结构和技术参数1064 nm直接探测多普勒测风激光雷达从整体上由激光发射单元、二维扫描单元，回波信号接收单元、信号探测和数据采集单元及控制单元五部分组成，其结构示意图和外观照片分别见图1和图2，主要的技术参数见表1。

激光发射单元、回波信号接收单元、信号探测和数据采集单元放置在光学平台上，保证其光学稳定性。

Nd:YAG激光器的中心波长是1064 nm，工作在此波长，可以有较大的激光输出功率，并且气溶胶的后向散射截面比较大。

脉冲重复频率为50 Hz，可以节省探测的时间，能捕捉短时间内风速的变化，有利于提高风速探测的准确度。

同时，激光器内部注入种子激光可以保证激光器的频率稳定。

二维扫描单元安置在实验房的房顶，接收望远镜的上方。

多普勒测风激光雷达校准仪中电控系统的开发

摘
要：以伺服系统作为核心控制单元开发了一台多普勒测风激光雷达校准仪，到一个稳定得
性强、准确性高的速度标准源，而实现对测风激光雷达系统的自校准、标。校准仪采用从定
１１７３０２脉冲的高分辨率编码器，以直径为２０ｍｌ转盘，边沿最大速度偏差小于配０／ｌ的其０４ｍ／。．ｍｓ电制系统具有启动、止、停试运行及速度显示等功能，用Ｒ４５通信手段可实现利Ｓ８上位机对系统进行监控及相关数据分析的功能。关键词：测风激光雷达；速度校准；电控系统中图分类号：Ｎ５．８Ｔ９８９文献标识码：Ａ
第４卷第１１期
２１年１月０１
激光与红外
ＬＡＳＥＲ＆ＩＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ．１Ｎ．】４。ｏ１
Ｊｎａｙ２ａｕｒ，０１１
文章编号：０— ７（０１Ｏ－８－１１０８２１）１０４５０５００
・电技术与系统・光
多普勒测风激光雷达校准仪中电控系统的开发
王力杨洋，法华。李仁芮冯法军，沈，，
（．１承德石油高等专科学校，河北承德０７０２河北省仪器仪表工程技术研究中心，６００；．河北承德０７０６００；３盐城师范学院，．江苏盐城２４０）２０２
ＷＡＮＧｉＹＡＮＧｎ，ＨＥＮＦ — ｕ。Ｌ，ＹａｇＳａｈａ

相干多普勒测风激光雷达的工作原理

相干多普勒测风激光雷达的工作原理多普勒测风激光雷达是一种利用激光束进行风速测量的仪器。

它基于多普勒效应原理，通过测量激光回波的频率变化来获取风速信息。

在本文中，我将详细介绍多普勒测风激光雷达的工作原理。

多普勒效应是指当一个波源相对于观察者具有运动速度时，观察者会感觉到波的频率有所改变的现象。

根据多普勒效应，当一个物体靠近观察者时，波的频率会增加，而当物体远离观察者时，波的频率会减小。

多普勒测风激光雷达利用激光束发射器发射一束激光束向大气中传播。

当激光束与空气中的气溶胶粒子或颗粒物相互作用时，部分激光能量会被散射回到接收器。

接收器会接收到这些回波，并利用光电二极管将其转化为电信号。

在接收到回波信号之后，多普勒测风激光雷达会利用频谱分析的方法来解析这些信号，并提取出风速信息。

频谱分析是指将信号转化为频域表示的过程。

对于多普勒雷达来说，它会将接收到的回波信号转化为频谱表示，并通过分析频谱的峰值位置和宽度等参数来确定风速。

具体来说，多普勒测风激光雷达会通过比较接收到的激光回波信号与发射的激光信号的频率，来计算出频率差值。

这个频率差值与气体流动的速度成正比。

通过测量频率差值，多普勒测风激光雷达可以获取到风速信息。

在实际应用中，多普勒测风激光雷达可以被用于测量大气中的风速和风向。

它可以提供精确的风速测量，且对于气象、航空、环境等领域具有重要的应用价值。

总结起来，多普勒测风激光雷达的工作原理是基于多普勒效应。

它利用激光束与空气中的粒子进行相互作用，并通过测量激光回波信号的频率变化来获取风速信息。

多普勒测风激光雷达具有高精度、无需要涉及观测通量、有较长的测高范围等特点，因此被广泛应用于气象、航空、环境等领域。

港口海洋气象服务系统需求说明

港口海洋气象服务系统需求说明
一、项目概况及目标
因大市地形复杂，沿海地区行业用户所在地风力差异性大。

本项目旨在通过应用近地面相干多普勒测风激光雷达应用，提升港区分片区风力监测预报能力。

同时建设大雾监测能力提升子系统、海事气象快报深化系统，提升港口气象服务能力，为港口及附近水域各管理部门、生产单位提供大风、海雾等精细化预报提醒，保障港口的安全稳定运营。

二、建设内容
本次港口海洋气象服务系统建设主要包含相干多普勒测风激光雷达应用、港区风力订正预报应用、港口海雾服务能力提升应用、海事气象快报深化应用。

具体建设内容及清单如下：
三、技术指标要求
四、项目服务要求。

多普勒测风激光雷达从车载到星载

多普勒测风激光雷达从车载到星载刘智深;陈震;于翠荣;李志刚【期刊名称】《大气与环境光学学报》【年(卷),期】2015(0)2【摘要】阐述了星载对地测风激光雷达系统对于全球大气气象研究的意义,总结了国际星载测风雷达系统的研究思路。

介绍了中国海洋大学在国际上地基、机载、星载这一激光雷达研究思路下,基于碘分子吸收滤波器设计的车载、机载激光雷达系统和相关系统的验证实验,在地基测风系统的基础上建立了532 nm波段基于碘分子吸收滤波器或法布里-珀罗滤波器的Labview星载模拟软件。

使用车载系统的实际测量数据对使用碘分子吸收滤波器的模拟测风激光雷达软件在0-3 km和3-20 km的测风精度进行模拟验证,结果表明回波累积脉冲次数在1300次的时候,可以达到星载测风雷达的测量要求。

【总页数】13页(P126-138)【关键词】车载;星载;碘分子滤波器;激光雷达;LabVIEW【作者】刘智深;陈震;于翠荣;李志刚【作者单位】中国海洋大学海洋遥感研究所;鲁东大学物理系【正文语种】中文【中图分类】P415.2【相关文献】1.2 μm星载相干测风激光雷达风速及风向误差建模与分析 [J], 步志超;陈思颖;张寅超;陈和;郭磐;葛宪莹2.CALIOP数据在星载相干多普勒测风激光雷达性能仿真中的应用 [J], 卢博;吴东;张天澈3.分子散射对星载测风激光雷达Mie通道的影响 [J], 刘延文; 孙学金; 张传亮; 李绍辉; 周永波; 张日伟4.相干多普勒测风激光雷达反演厦门市风场及边界层高度的可靠性分析 [J], 任雍;陈赛;余安安;范梦奇5.星载测风激光雷达系统鉴频器性能模拟比较 [J], 于翠荣;刘智深;毕德仓;李志刚;刘秉义因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

激光多普勒测风雷达鉴频系统的自动化控制

激光多普勒测风雷达鉴频系统的自动化控制测风激光雷达在全球风场和机场风切变等探测中发挥重要作用,而其自动化控制是保证雷达正常、稳定运转及精确、高效工作必不可少的一个部分。

本论文就测风雷达的自动化控制展开研究。

首先对激光多普勒测风雷达系统的总体控制方案进行了设计。

然后以雷达的鉴频系统为重点,设计了其自动化控制方案并在硬件设备和软件程序上实现。

最后通过实验来检测了鉴频控制系统的可行性。

论文的核心部分是测风雷达鉴频系统自动化控制的方案设计和实现。

在实现控制系统硬件设备的基础上,利用VC++编写了主控计算机对鉴频相关设备的监控软件。

控制系统实现的功能主要有:鉴频F-P标准具透过率角度调谐曲线的扫描,标准具初始工作点的定位,以及鉴频数据的采集和处理。

自动化监控程序的两个关键技术是串口通信和GPIB通信。

串口通信程序实现主控计算机与控制单片机之间的通信,单片机根据用户要求驱动步进电机携带F-P标准具按设定的方向和角度转动到指定位置。

主控计算机通过GPIB接口从采集示波器读取测量的光强数据。

实验部分主要包括四个方面:鉴频激光特性的测量和分析;控制系统精度测量;鉴频F-P标准具透过率角度调谐曲线的扫描和初始工作点定位;硬目标回波信号的测量和分析。

实验中设计了鉴频自动化控制系统的检验方法。

在自动化控制下进行F-P标准具透过率曲线的扫描,得到的扫描曲线与理论曲线变化规律一致。

运行定位程序将标准具定位到工作点进行光强测量,得到的结果与扫描曲线上该点的光强差值为2.8%,而定位误差小于2.6μrad。

实验证明,控制系统能够实现鉴频F-P标准具透过率曲线的扫描和工作点的定位,其定位精度能够满足鉴频系统的要求。

利用监控软件的采集程序测量了硬目标静止、正转和反转三种情况下的回波信号。

对测量数据进行处理得到硬目标转速大小,正、反转速分别为5.1m/s和-3.9m/s,而利用转速计测量的值为4.7m/s和-4.3m/s,两个方向的测速差值均小于0.5m/s。

相干测风激光雷达系统设计及数据处理算法研究共3篇

相干测风激光雷达系统设计及数据处理算法研究共3篇相干测风激光雷达系统设计及数据处理算法研究1相干测风激光雷达系统设计及数据处理算法研究激光测风雷达是一种基于激光干涉原理，用于实现大气风场气动参数快速测量与反演的先进技术手段。

本文将介绍一种相干测风激光雷达系统的设计及数据处理算法研究。

一、相干测风激光雷达系统的设计风场参数反演的精度、可靠性和实时性直接关系到气象预报的准确性。

相干测风激光雷达系统采用一束激光器产生的激光束照射到目标区域中，利用散射光的特性实现对目标中各个高度层次风场参数的测量。

该系统主要由激光发射器、光学系统、探测器、机械结构和信号处理模块等部分组成，其中激光器产生的激光束由光学系统实现照射目标，探测器采集返回的散射光信号并将其转换为电信号，机械结构可以实现雷达的扫描，信号处理模块对采集到的信号进行处理。

二、数据处理算法研究相干测风激光雷达系统采集的数据是获得风场参数的重要依据，因此数据处理算法的设计对于反演结果的准确性有着直接的影响。

本文研究的数据处理算法主要有多普勒谱分析算法、最小二乘法反演算法和平均滤波算法等。

1. 多普勒谱分析算法多普勒谱分析将时域信号转换为频域信号，可以分析目标物体在不同时刻的静态和动态特性，可以有效提取目标物体的速度信息，从而实现风场参数的反演。

该算法通过计算散射光频谱的谱宽来获取目标物体的运动速度信息。

2. 最小二乘法反演算法该算法通过对扫描目标附近某一层数据的最小二乘拟合，计算得到该层的风场参数，从而实现风场参数的反演。

该算法对目标物体反射信号的形态及信噪比等要求较高，但可以有效提高反演的准确性。

3. 平均滤波算法该算法通过对一定范围内数据的平均值进行计算，从而抑制噪声干扰，提高数据的可靠性。

该算法是一种简单有效的数据处理算法，在反演速度场等定量测量中得到了广泛应用。

三、结论相干测风激光雷达系统是一种先进的风场参数反演技术，其数据处理算法的设计是实现精确反演的关键。

相干多普勒激光测风雷达系统研究及验证

相干两种体制，这两种体制各有优缺点。相干激
光雷达探测灵敏度接近于量子噪声极限，具有较
高的信噪比，较低的激光发射功率。相干激光测风雷达通过测量大气风场中运动气溶胶的后向散射来反演大气风场，可以获得非常精确的风场
・激光应用技术・
相干多普勒激光测风雷达系统研究及验证
封治华，杜改丽
（１．中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南郑州４５００４７
２．河南医学高等专科学校，河南郑州４５１１９１）
摘要：介绍了相干多普勒激光测风雷达国内外现状，阐述了其基本原理，给出了风速矢量反
演计算过程，并对相干多普勒激光测风雷达系统方案进行了分析，利用标校塔以及超声波测风
仪等设备进行了风场测量验证实验，获得了８０— ６００ｍ处的风场信息，验证了测风系统的设计
指标。
关键词：多普勒；激光雷达；相干探测
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｓｔａｔｕｓｏｆｃｏｈｅｒｅｎｔＤｏｐｐｌｅｒｗｉｎｄｌｉｄａｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ；ｔｈｅｂａｓｉｃｐｉｒｎｃｉｐｌｅｓａｒｅｅｘ－ｐｌａｉｎｅｄ；ｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｖｅｃｔｏｒｉｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｇｉｖｅｎ，ａｎｄｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｃｏｈｅｒｅｎｔＤｏｐｐｌｅｒｗｉｎｄｌｉｄａｒｓｙｓｔｅｍａｒｅａｎ — ｌｙａｚｅｄ．Ｗｉｎｄｉｆｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｖｅｉｆｒｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｓｔａｎｄａｒｄｔｅａｃｈｉｎｇｔｏｗｅｒｓａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｎｅｍｏｍｅｔｅｒ，ａｎｄ

机载激光多普勒测风雷达技术及其应用

机载激光多普勒测风雷达技术及其应用陈涌;周秉直;犟锦;冯力天;杨泽后;赵彬;周鼎富;侯天晋【摘要】为了加快发展我国机载测风雷达技术,对机载激光多普勒测风雷达的研究及应用情况进行了介绍,对机载激光多普勒测风雷达的基本工作原理、系统组成、应用方式及领域等进行了分析,并对光纤激光器在机载雷达系统中的应用进行了预测.结果表明,采用全光纤相干结构的机载测风雷达具有测量精度高、结果稳定可靠、响应速度快、系统结构紧凑、环境适应能力强、适合多种工作平台等特点,可广泛应用于各型大型飞机提供下视高度详尽的大气风场气象参量,以保障空投空掷作业的准确性与安全性；另外还可以为飞机飞行提供前方航道大气湍流及横切风的预测,保障飞行安全等.%Airborne laser Doppler wind lidars and their applications were introduced. The basic working principle, system constitution, application modes and fields were analyzed. It was predicated that thefiber laser should be applied in airborne laser Doppler wind lidars for the wind lidars combined with all-fiber coherent laser have advantages of high accuracy, reliable measurement, fast response, and compact volume, etc. The airborne Doppler lidars can be used in many applications such as airdrop or flight safety for large airplanes since detailed meteorological parameters can be provided.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2011(035)006【总页数】5页(P795-799)【关键词】激光技术;机载;激光多普勒测风雷达;大气风场测量;激光器【作者】陈涌;周秉直;犟锦;冯力天;杨泽后;赵彬;周鼎富;侯天晋【作者单位】西南技术物理研究所,成都610041;陕西省计量科学研究院,西安710048;解放军驻西南技术物理研究所军事代表室,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041【正文语种】中文【中图分类】TN958.98引言激光多普勒测风雷达是利用大气中随风飘移的微小颗粒(气溶胶)对激光后向散射回波的多普勒频移效应来对大气风场结构分布进行非接触式3维测量的一种现代光电技术，具有测量精度高、测量范围广、系统体积小、电磁兼容性强、人眼安全、隐蔽性好等特点[1]。

WindCube Scan 扫描式多普勒测风激光雷达说明书

实现可靠的天气观测，共创可持续未来准确的天气预报、气候建模及其他大气研究依赖于可靠的大气参数（如风、湍流、云和气溶胶）监测能力。

这些参数直接或间接影响人类生活的方方面面。

例如：下一代高分辨率天气预报模型需要高水平的空间和时间连续性。

覆盖全球的卫星观测须与可提供高垂直空间分辨率和时间分辨率的地面观测设备实现网络互联。

WindCube ® Scan 系列风和气溶胶激光雷达可执行全天候实时测量并进行高级数据处理。

作为一种多功能工具，可准确获取风和气溶胶后向散射测量结果，并在多种扫描模式下达到超过10公里的测量距离。

该工具采用成熟的大气结构检测算法，可对对流层中的云层和气溶胶层进行检测、定位和分类，以及对大气边界层 (ABL) 高度进行监测。

针对无法通过常规地面设备或卫星观测覆盖的大气第一垂直分层，利用 WindCube Scan 可以实现有效监测，且准确性较高。

利用测风激光雷达推进天气和气候方面的中尺度和微尺度研究，有助于科学家和气象学家开发更准确的预报模型。

WindCube Scan 扫描激光雷达探索版3D 扫描式多普勒测风激光雷达，用于精确实时风和气溶胶后向散射测量产品亮点优点改善短期天气预报WindCube Scan 可连续观测对流层下层，满足了针对局部超精细测量的需求。

增强气候建模WindCube Scan 为气候模型和数据库提供连续的大气边界层高度和大气光学特性廓线分析数据，帮助生成不断改进的气候模型。

行业多方面支持WindCube Scan 以数十年经验、科学工具、专业知识以及支持服务，使客户能够在设备的整个生命周期内充分发挥作用。

所有徽标和/或产品名称均为维萨拉或其单独合作伙伴的商标。