一種應用于測風激光雷達的焦距調整系統技術方案

一種應用于測風激光雷達的焦距調整系統，包括望遠鏡組件、控制模塊、驅動模塊，望遠鏡組件包括望遠鏡主體、望遠鏡鏡片、焦距調整旋鈕；望遠鏡鏡片安裝于望遠鏡主體內部；焦距調整旋鈕安裝于望遠鏡主體的端部上，適用于通過調節望遠鏡鏡片的位置以調節望遠鏡組件的焦距；控制模塊適用于根據回波信號得到回波信號的實際功率譜，根據實際功率譜確定測風激光雷達在不同探測距離下的實際載噪比曲線，根據預設風速誤差確定閾值線，以及根據實際載噪比曲線和閾值線確定焦距的調整方式，并發出調整信號；驅動模塊與焦距調整旋鈕傳動連接，驅動模塊適用于接收調整信號，并根據調整信號發生轉動進而帶動焦距調整旋鈕轉動，以實現對望遠鏡組件焦距的調節。焦距的調節。焦距的調節。

【技術實現步驟摘要】
一種應用于測風激光雷達的焦距調整系統


[0001]本專利技術涉及望遠鏡
，更具體地，涉及一種應用于測風激光雷達的焦距調整系統。

技術介紹

[0002]得益于全光纖系統的穩定性和緊湊性，全光纖相干多普勒測風激光雷達的技術發展迅速。測風激光雷達主要用于保障航空安全、提高風能利用率、極端天氣預警、大氣污染監測、大型建筑物安全保障和解決科學問題。
[0003]例如，測風激光雷達在應用于大型建筑物安全保障或者海洋等無人值守的環境時，該使用環境對激光雷達的數據可用性、測量速率、風速測量精度和距離分辨率具有比較高的要求。然而，由于大氣和環境條件時刻在發生變化，惡劣氣象條件下達到上述要求是非常困難的。
[0004]在實現本專利技術構思的過程中，專利技術人發現相關技術中至少存在如下問題：相關技術通過人工方式對測風激光雷達中的望遠鏡焦距進行調整，此種方式調整的望遠鏡焦距效果較差，從而造成測風激光雷達的觀測質量較差。

技術實現思路

[0005]有鑒于此，本專利技術實施例提供了一種應用于測風激光雷達的焦距調整系統，焦距調整系統包括：望遠鏡組件，適用于接收外部的回波信號，望遠鏡組件包括：望遠鏡主體；多個望遠鏡鏡片，安裝于望遠鏡主體內部；焦距調整旋鈕，安裝于望遠鏡主體的端部上，適用于通過調節望遠鏡鏡片的位置以調節望遠鏡組件的焦距；控制模塊，適用于根據回波信號得到回波信號的實際功率譜，根據實際功率譜確定測風激光雷達在不同探測距離下的實際載噪比曲線，根據預設風速誤差確定閾值線，以及根據實際載噪比曲線和閾值線確定焦距的調整方式，并發出調整信號，實際載噪比曲線為實際載噪比隨探測距離變化的曲線，在閾值線中，探測距離變化時載噪比為恒定的載噪比閾值；驅動模塊，與焦距調整旋鈕傳動連接，驅動模塊適用于接收調整信號，并根據調整信號發生轉動，進而帶動焦距調整旋鈕轉動，以實現對望遠鏡組件焦距的調節。
[0006]根據本專利技術的實施例，望遠鏡模塊還包括：光纖連接器，沿端部的軸向穿入至望遠鏡主體內部，光纖連接器適用于接收來自于望遠鏡組件的回波信號；驅動模塊包括：壓電陶瓷驅動組件，設置在端部上，壓電陶瓷驅動組件抵靠光纖連接器，壓電陶瓷
驅動組件被構造成響應于負載電壓的驅動改變光纖連接器的位置，以調節光纖連接器的光纖耦合點與望遠鏡組件光軸的相對位置。
[0007]根據本專利技術的實施例，根據實際功率譜確定測風激光雷達在不同探測距離下的實際載噪比曲線，包括：對實際功率譜的主瓣區域進行高斯擬合得到擬合后的實際高斯信號譜；根據實際功率譜的噪聲區域得到實際噪聲信號譜；根據實際高斯信號譜和實際噪聲信號譜得到測風激光雷達在不同探測距離下的實際載噪比曲線。
[0008]根據本專利技術的實施例，測風激光雷達在不同探測距離下的實際載噪比曲線包括測風激光雷達在t時刻實際載噪比曲線，和測風激光雷達在t+
△
t時刻實際載噪比曲線；根據實際載噪比曲線和閾值線確定焦距的調整方式，包括：根據測風激光雷達在t時刻實際載噪比曲線和閾值線的交點確定望遠鏡的焦距的調整方式；在基于調整方式對望遠鏡組件的焦距進行調整的情況下，根據第t+
△
t時刻下接收的外部的回波信號，生成第t+
△
t時刻的實際載噪比曲線；根據第t+
△
t時刻的實際載噪比曲線確定望遠鏡組件的可探測性誤差；在可探測性誤差小于預設誤差閾值的情況下，將第t時刻下的調整后的焦距確定為望遠鏡組件的目標焦距。
[0009]根據本專利技術的實施例，在交點為一個的情況下，交點為第一交點，根據測風激光雷達在t時刻實際載噪比曲線和閾值線的交點確定望遠鏡組件的焦距的調整方式包括：若第一交點對應的探測距離位于探測區間內，確定調整方式為焦距變大方式；若第一交點對應的探測距離位于探測區間外，確定調整方式為焦距變小方式。
[0010]根據本專利技術的實施例，在交點為兩個的情況下，交點為第二交點和第三交點，第二交點對應的探測距離小于第三交點對應的探測距離，根據測風激光雷達在t時刻實際載噪比曲線和閾值線的交點確定望遠鏡組件的焦距的調整方式包括：若第二交點位于探測區間內且第三交點位于探測區間外，確定調整方式為焦距變小的方式；若第三交點位于探測區間內且第二交點位于探測區間外，確定調整方式為焦距變大的方式；若第二交點和第三交點均位于探測區間內且第二交點與探測區間的最小值的距離大于第三交點與探測區間的最大值的距離，確定調整方式為焦距變小的方式；若第二交點和第三交點均位于探測區間外且第二交點與探測區間的最小值的距離小于第三交點與探測區間的最大值的距離，確定調整方式為焦距變大的方式。
[0011]根據本專利技術的實施例，通過實時采集回波信號，構建當前時刻的實際載噪比曲線，根據實際載噪比曲線與閾值線判斷望遠鏡組件焦距的調整方式，根據該調整方式發出調整信號，從而使得驅動模塊驅動焦距調整旋鈕轉動，實現望遠鏡組件焦距的實時調節，該調節方式避免了人工調整望遠鏡組件焦距造成的焦距不準確以及測風激光雷達觀測質量較差的技術問題，有效提高了測風激光雷達在觀測環境下的觀測質量。
附圖說明
[0012]通過以下參照附圖對本專利技術實施例的描述，本專利技術的上述以及其他目的、特征和優點將更為清楚，在附圖中：圖1示出了根據本專利技術實施例的焦距調整系統的立體圖；圖2示出了根據本專利技術實施例的焦距調整的原理圖；圖3示出了根據本專利技術實施例的提供的實際載噪比曲線和實際風速誤差曲線的示意圖；圖4示出了根據本專利技術實施例的提供的焦距調整之前測風激光雷達在t時刻的幾種實際載噪比曲線與閾值線的關系圖；圖5示出了圖4中在進行焦距調整之后b和c對應的載噪比曲線與閾值線的關系圖。
[0013]附圖標記說明：1
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望遠鏡組件； 2
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控制模塊；3
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驅動模塊；11
?
望遠鏡主體；121
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第一望遠鏡鏡片；122
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第二望遠鏡鏡片；13
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焦距調整旋鈕；14
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光纖連接器；31
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步進電機；32
?
傳動帶；33
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接收單元；34
?
壓電陶瓷驅動組件。
具體實施方式
[0014]以下，將參照附圖來描述本專利技術的實施例。但是應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本專利技術的范圍。在下面的詳細描述中，為便于解釋，闡述了許多具體的細節以提供對本專利技術實施例的全面理解。然而，明顯地，一個或多個實施例在沒有這些具體細節的情況下也可以被實施。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本專利技術的概念。
[0015]在此使用的術語僅僅是為了描述具體實施例，而并非意在限制本專利技術。在此使用的術語“包括”、“包含”等表明了所述特征、步驟、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、步驟、操作或部件。
[0016]在此使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有本領域技術人員通常所理解的本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種應用于測風激光雷達的焦距調整系統，其特征在于，所述焦距調整系統包括：望遠鏡組件，適用于接收外部的回波信號，所述望遠鏡組件包括：望遠鏡主體；多個望遠鏡鏡片，安裝于所述望遠鏡主體內部；焦距調整旋鈕，安裝于所述望遠鏡主體的端部上，適用于通過調節所述望遠鏡鏡片的位置以調節所述望遠鏡組件的焦距；控制模塊，適用于根據所述回波信號得到所述回波信號的實際功率譜，根據所述實際功率譜確定所述測風激光雷達在不同探測距離下的實際載噪比曲線，根據預設風速誤差確定閾值線，以及根據所述實際載噪比曲線和所述閾值線確定所述焦距的調整方式，并發出調整信號，所述實際載噪比曲線為實際載噪比隨探測距離變化的曲線，在所述閾值線中，探測距離變化時載噪比為恒定的載噪比閾值；驅動模塊，與所述焦距調整旋鈕傳動連接，所述驅動模塊適用于接收所述調整信號，并根據所述調整信號發生轉動，進而帶動所述焦距調整旋鈕轉動，以實現對所述望遠鏡組件焦距的調節。2.根據權利要求1所述的焦距調整系統，其特征在于，所述望遠鏡組件還包括：光纖連接器，沿所述端部的軸向穿入至所述望遠鏡主體內部，所述光纖連接器適用于接收來自于所述望遠鏡組件的回波信號；所述驅動模塊包括：壓電陶瓷驅動組件，設置在所述端部上，所述壓電陶瓷驅動組件抵靠所述光纖連接器，所述壓電陶瓷驅動組件被構造成響應于負載電壓的驅動改變所述光纖連接器的位置，以調節光纖連接器的光纖耦合點與所述望遠鏡組件光軸的相對位置。3.根據權利要求1所述的焦距調整系統，其特征在于，根據所述實際功率譜確定所述測風激光雷達在不同探測距離下的實際載噪比曲線，包括：對所述實際功率譜的主瓣區域進行高斯擬合得到擬合后的實際高斯信號譜；根據所述實際功率譜的噪聲區域得到實際噪聲信號譜；根據所述實際高斯信號譜和所述實際噪聲信號譜得到所述測風激光雷達在不同探測距離下的實際載噪比曲線。4.根據權利要求1所述的焦距調整系統，其特征在于，所述測風激光雷達在不同探測距離下的實際載噪比曲線包括所述測風激光雷達在t時刻實際載噪比曲線，和所述測風激光雷達在t+
△
t時...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王沖，蔣逸凡，王雨，薛向輝，陳廷娣，強蔚，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：