【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及無線電領(lǐng)域，尤其涉及一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)是一種主動(dòng)測(cè)風(fēng)雷達(dá)，其采用多普勒外差法，根據(jù)空氣中顆粒物（灰塵、云霧水滴、鹽晶體、污染氣溶膠、生物燃燒氣溶膠、高層卷云等）的激光后向散射回波的多普勒頻移，測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向等參數(shù)。激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)具有探測(cè)盲區(qū)小、精度高、體積小、重量輕等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于氣象氣候監(jiān)測(cè)、天氣探測(cè)、空氣污染追蹤、災(zāi)害預(yù)警、大氣研究和風(fēng)能利用等領(lǐng)域。激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)僅可通過照射目標(biāo)后向散射的光與發(fā)射光之間的頻率差，直接獲取雷達(dá)與目標(biāo)物之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向既“徑向風(fēng)”，但用戶在使用過程中主要關(guān)注的是風(fēng)的真實(shí)移動(dòng)速度和移動(dòng)方向既“水平風(fēng)”，但激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)無法直接探測(cè)獲取到“水平風(fēng)”，需使用徑向風(fēng)反演獲得，但反演得到的“水平風(fēng)”是否準(zhǔn)確除受反演算法是否正確，還直接受“徑向風(fēng)”數(shù)據(jù)直接影響。
2、目前激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)?“徑向風(fēng)”主要標(biāo)校方法有如下兩種方法：一是轉(zhuǎn)盤法，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)測(cè)量轉(zhuǎn)盤邊緣的線速度來模擬測(cè)量激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)徑向風(fēng)速探測(cè)范圍，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)和轉(zhuǎn)盤位于同一水平面，兩者距離大于雷達(dá)探測(cè)盲區(qū)，激光沿水平方向射出，使用上轉(zhuǎn)換片尋找光斑，并作用在轉(zhuǎn)盤切向邊緣，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向來模擬徑向風(fēng)速。當(dāng)激光出射方向和轉(zhuǎn)盤邊緣線速度方向一致時(shí)測(cè)量徑向速度為正，反之為負(fù)。分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)速度，檢查激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的顯示與控制終端上所示的徑向速度對(duì)應(yīng)關(guān)系；二是多普勒頻移法，利用射頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)速度?正弦波信號(hào)輸入到激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處
3、以上所述兩種標(biāo)校方法各有優(yōu)缺，方法一可以標(biāo)校整個(gè)雷達(dá)鏈路，但受雷達(dá)形式、盲區(qū)距離、轉(zhuǎn)盤精度等影響，會(huì)產(chǎn)生操作難度大、占地面積大等問題；方法二雖然操作方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高，但僅能標(biāo)校光電轉(zhuǎn)換后的雷達(dá)鏈路，無法標(biāo)校光路部分，標(biāo)校不充分。且上述兩種標(biāo)校方法均無法實(shí)現(xiàn)水平風(fēng)速的標(biāo)校。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
2、本專利技術(shù)的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)，所述硬件系統(tǒng)包括第一分光器、聲光調(diào)制器、放大器、環(huán)形器、合束器、平衡探測(cè)器、采集卡和顯控終端，還包括軟件系統(tǒng)，所述硬件系統(tǒng)還包括標(biāo)校鏈路；
3、所述軟件系統(tǒng)通過控制硬件系統(tǒng)標(biāo)校鏈路切換，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)標(biāo)校狀態(tài)與工作狀態(tài)切換，當(dāng)切換至標(biāo)校鏈路時(shí)對(duì)雷達(dá)進(jìn)行徑向速度標(biāo)校和水平風(fēng)速標(biāo)校，完成標(biāo)校后再將雷達(dá)狀態(tài)切換至工作狀態(tài)。
4、所述標(biāo)校鏈路包括開關(guān)1、開關(guān)2、聲光移頻器、電可調(diào)衰減器、第二分光器和溫控單元；
5、基準(zhǔn)光源輸出光信號(hào)到第一分光器，第一分光器的一路輸出依次連接聲光調(diào)制器、放大器、第二分光器和環(huán)形器，另一路輸出依次連接開關(guān)1、合束器、平衡探測(cè)器、采集卡和顯控終端；
6、所述開關(guān)1還與聲光移頻器連接，聲光頻移器的輸出端與電可調(diào)衰減器連接，電可調(diào)衰減器的輸出端與開關(guān)1連接，溫控單元用于對(duì)聲光移頻器和電可調(diào)衰減器進(jìn)行溫度控制；
7、所述第二分光器和環(huán)形器與開關(guān)2連接，開關(guān)2與合束器連接。
8、所述工作狀態(tài)下第一分光器的一路輸出通過開關(guān)1與合束器連接，將基準(zhǔn)光通過開關(guān)1直接進(jìn)入合束器；環(huán)形器通過開關(guān)2與合束器連接，將激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)接收到的回光信號(hào)通過開關(guān)2直接進(jìn)入合束器。
9、所述標(biāo)校狀態(tài)包括標(biāo)校狀態(tài)1和標(biāo)校狀態(tài)2，在標(biāo)校狀態(tài)1時(shí)，第一分光器的一路輸出通過開關(guān)1與合束器連接，將基準(zhǔn)光通過開關(guān)1直接進(jìn)入合束器；第二分光器的一路輸出通過開關(guān)2與合束器連接，將激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)自身鏈路的調(diào)制光通過第二分光器后再通過開關(guān)2進(jìn)入合束器，此時(shí)激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的基準(zhǔn)光與自身鏈路的調(diào)制光直接進(jìn)入合束器進(jìn)行拍頻得到，該狀態(tài)下，為固定已知頻移，為激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)鏈路實(shí)際頻移值；
10、在標(biāo)校狀態(tài)2時(shí)，第一分光器的一路輸出通過開關(guān)1依次連接聲光移頻器、電可調(diào)衰減器和合束器，將基準(zhǔn)光由聲光移頻器、電可調(diào)衰減器后通過開關(guān)1進(jìn)入合束器，第二分光器的一路輸出通過開關(guān)2與合束器連接，將激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)自身鏈路的調(diào)制光通過第二分光器后再通過開關(guān)2進(jìn)入合束器，此時(shí)，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)鏈路的基準(zhǔn)光由聲光移頻器、電可調(diào)衰減器后與激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)自有鏈路產(chǎn)生的調(diào)制光進(jìn)入合束器進(jìn)行拍頻得到，該狀態(tài)下，為聲光移頻器的頻移值。
11、一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校方法，所述標(biāo)校方法基于一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述標(biāo)校方法包括：
12、在雷達(dá)鏈路切換為標(biāo)校鏈路處于標(biāo)校狀態(tài)時(shí)，通過軟件參數(shù)自標(biāo)校或硬件參數(shù)自標(biāo)校進(jìn)行徑向速度基準(zhǔn)速度標(biāo)校；
13、以標(biāo)校后的徑向速度為基準(zhǔn)進(jìn)行水平風(fēng)標(biāo)校，并判斷標(biāo)校結(jié)果，如果標(biāo)校結(jié)果符合要求，則雷達(dá)鏈路切換為工作狀態(tài)時(shí)，完成標(biāo)校，如果標(biāo)校結(jié)果不符合要求，則重新進(jìn)行水平風(fēng)標(biāo)校。
14、所述軟件參數(shù)自標(biāo)校的方法包括：
15、控制硬件系統(tǒng)處于標(biāo)校狀態(tài)1，判斷讀取的徑向速度是否為0，當(dāng)速度為0時(shí)，，標(biāo)校完成，無需進(jìn)行軟件參數(shù)校正，為基準(zhǔn)頻移值，為激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)鏈路實(shí)際頻移值；
16、當(dāng)速度不為0時(shí)，根據(jù)公式得出與相對(duì)差值，對(duì)進(jìn)行修正，修正值為，為修正后的基準(zhǔn)頻移值，為徑向速度，λ為激光波長，為以為基準(zhǔn)條件下得到的速度對(duì)應(yīng)頻率；
17、讀取當(dāng)前速度值進(jìn)行核對(duì)，當(dāng)讀取到的速度為0時(shí)標(biāo)校結(jié)束。
18、所述硬件參數(shù)自標(biāo)校的方法包括：
19、控制硬件系統(tǒng)處于標(biāo)校狀態(tài)1，判斷讀取的徑向速度是否為0，當(dāng)速度為0時(shí)，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)鏈路產(chǎn)生的固定頻移與軟件參數(shù)理論值一致，標(biāo)定完成，無需進(jìn)行硬件參數(shù)校正；
20、當(dāng)速度不為0時(shí)，根據(jù)公式得出與相對(duì)差值，對(duì)激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)鏈路實(shí)際頻移值進(jìn)行修正，修正值為，為基準(zhǔn)頻移值，為激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)鏈路實(shí)際頻移值，為徑向速度，λ為激光波長，為以為基準(zhǔn)條件下得到的速度對(duì)應(yīng)頻率；
21、控制硬件系統(tǒng)處于標(biāo)校狀態(tài)2，控制聲光移頻器進(jìn)行移頻，使其頻移值，該頻移值進(jìn)入合束器與聲光調(diào)制器產(chǎn)生的固定頻移疊加，既完成激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)鏈路硬件頻移值修正，修正結(jié)果為，為聲光移頻器的頻移值；
22、讀取當(dāng)前速度值進(jìn)行核對(duì)，當(dāng)讀取到的速度為0時(shí)標(biāo)校結(jié)束。
23、所述軟件參數(shù)自標(biāo)校的方法中軟件參數(shù)隨激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的硬件參數(shù)變化而同步變化，當(dāng)激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)硬件參數(shù)異常時(shí)，軟件參數(shù)同步異常，此時(shí)，采用硬件參數(shù)自標(biāo)校的方法。
24、所述水平風(fēng)標(biāo)校的方法包括：
25、軟件系統(tǒng)控制聲光移頻器按步進(jìn)，將對(duì)應(yīng)頻率設(shè)為最大值，對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)設(shè)為最小值，按一個(gè)正弦周期時(shí)間t進(jìn)行正弦移頻，為圈掃描周期內(nèi)正弦掃頻間隔時(shí)間；
26、每一次移頻對(duì)應(yīng)的徑向速度被軟件系統(tǒng)讀取并記錄，在完成一次正弦移頻后，采用v本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)，所述硬件系統(tǒng)包括第一分光器、聲光調(diào)制器、放大器、環(huán)形器、合束器、平衡探測(cè)器、采集卡和顯控終端，其特征在于：還包括軟件系統(tǒng)，所述硬件系統(tǒng)還包括標(biāo)校鏈路；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于：所述標(biāo)校鏈路包括開關(guān)1、開關(guān)2、聲光移頻器、電可調(diào)衰減器、第二分光器和溫控單元；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于：所述工作狀態(tài)下第一分光器的一路輸出通過開關(guān)1與合束器連接，將基準(zhǔn)光通過開關(guān)1直接進(jìn)入合束器；環(huán)形器通過開關(guān)2與合束器連接，將激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)接收到的回光信號(hào)通過開關(guān)2直接進(jìn)入合束器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于：所述標(biāo)校狀態(tài)包括標(biāo)校狀態(tài)1和標(biāo)校狀態(tài)2，在標(biāo)校狀態(tài)1時(shí)，第一分光器的一路輸出通過開關(guān)1與合束器連接，將基準(zhǔn)光通過開關(guān)1直接進(jìn)入合束器；第二分光器的一路輸出通過開關(guān)2與合束器連接，將激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)自身鏈路的調(diào)制光通過第二分光器后再通過開關(guān)
5.一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校方法，其特征在于：所述標(biāo)校方法基于權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述標(biāo)校方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校方法，其特征在于：所述軟件參數(shù)自標(biāo)校的方法包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校方法，其特征在于：所述硬件參數(shù)自標(biāo)校的方法包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校方法，其特征在于：所述軟件參數(shù)自標(biāo)校的方法中軟件參數(shù)隨激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的硬件參數(shù)變化而同步變化，當(dāng)激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)硬件參數(shù)異常時(shí)，軟件參數(shù)同步異常，此時(shí)，采用硬件參數(shù)自標(biāo)校的方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校方法，其特征在于：所述水平風(fēng)標(biāo)校的方法包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)，所述硬件系統(tǒng)包括第一分光器、聲光調(diào)制器、放大器、環(huán)形器、合束器、平衡探測(cè)器、采集卡和顯控終端，其特征在于：還包括軟件系統(tǒng)，所述硬件系統(tǒng)還包括標(biāo)校鏈路；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于：所述標(biāo)校鏈路包括開關(guān)1、開關(guān)2、聲光移頻器、電可調(diào)衰減器、第二分光器和溫控單元；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于：所述工作狀態(tài)下第一分光器的一路輸出通過開關(guān)1與合束器連接，將基準(zhǔn)光通過開關(guān)1直接進(jìn)入合束器；環(huán)形器通過開關(guān)2與合束器連接，將激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)接收到的回光信號(hào)通過開關(guān)2直接進(jìn)入合束器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種脈沖相干多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)內(nèi)部標(biāo)校系統(tǒng)，其特征在于：所述標(biāo)校狀態(tài)包括標(biāo)校狀態(tài)1和標(biāo)校狀態(tài)2，在標(biāo)校狀態(tài)1時(shí)，第一分光器的一路輸出通過開關(guān)1與合束器連接，將基準(zhǔn)光通過開關(guān)1直接進(jìn)入合束器；第二分光器的一路輸出通過開關(guān)2與合束器連接，將激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)自身鏈路的調(diào)制光...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭周，陳立，陳俊，黃強(qiáng)原，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都遠(yuǎn)望科技有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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