發(fā)布時(shí)間：2020-11-19 00:02

　　 隨著激光雷達(dá)技術(shù)和數(shù)字化信號處理技術(shù)的迅速發(fā)展,對于使用激光雷達(dá)測風(fēng)的需求也在不斷的提高。和微波波段的多普勒測風(fēng)雷達(dá)相比,激光測風(fēng)雷達(dá)具有在晴空條件下測風(fēng)的能力,它能夠以較高的精度實(shí)現(xiàn)徑向風(fēng)速的測量和風(fēng)場的反演。激光測風(fēng)雷達(dá)最核心的問題就是如何探測大氣氣溶膠散射回來的信號,由于大氣氣溶膠的散射截面非常小,回波非常微弱。本文提出了實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)回波接收的相干積累的方法,并完成了對微弱信號的檢測。首先,綜述了國內(nèi)外相干激光測風(fēng)雷達(dá)的發(fā)展,總結(jié)了相干探測的優(yōu)點(diǎn),論述了相干激光測風(fēng)雷達(dá)回波信號處理理論,重點(diǎn)分析了信號相干積累方法以及頻譜變換理論。然后,通過分析,相干激光測風(fēng)雷達(dá)是非全相參系統(tǒng),雷達(dá)主振信號在聲光頻移過程中會給每個(gè)波形帶來隨機(jī)初始相位,非全相參將導(dǎo)致對回波信號的相干累積的結(jié)果出現(xiàn)誤差。通過理論分析,提出非全相參系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)探測信號相干累積的方案,利用激光雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部的強(qiáng)反射光,使用正交混頻原理來對雷達(dá)的信號鑒相,求出每個(gè)波形的隨機(jī)初始相位,消除隨機(jī)相位,達(dá)到相位對齊波形一致,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信號的相干累加。利用Matlab的Simulink工具箱搭建相干雷達(dá)系統(tǒng)的仿真平臺,驗(yàn)證了正交混頻鑒相的可行性。同時(shí)通過比較經(jīng)過相位對齊的信號累加處理和未經(jīng)過相位對齊的信號累加處理后的信號信噪比情況,結(jié)果表明脈沖相干累加可以有效地提高微弱目標(biāo)信號的信噪比。最后,進(jìn)行信號相干累加的實(shí)驗(yàn)研究。在原來的相干激光測風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),使用兩個(gè)平衡探測器分兩路接收,一路接收偏振分光棱鏡側(cè)面的反射光用來鑒相,一路接收目標(biāo)回波的信號光進(jìn)行相干累加處理。在仿真的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案:使用光纖作為理想信道的雷達(dá)回波信號相干累加實(shí)驗(yàn),避免了激光在大氣中傳輸造成的相位破損影響,結(jié)果與仿真實(shí)驗(yàn)相吻合;外場環(huán)境下的大氣測量,使用激光雷達(dá)測風(fēng)系統(tǒng)對90m,510m遠(yuǎn)大氣進(jìn)行探測,驗(yàn)證相干信號累積方法的可行性,同時(shí),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,通過相干激光脈沖累積可將信噪比從-38d B提高到10d B。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P412.25
【部分圖文】：

TODWL雷達(dá)系統(tǒng)

GWOLF 和 VALIDAR 雷達(dá)系統(tǒng)

5圖 1-4 Wind Tracer 測風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)r 是美國 NASA 開發(fā)研制的相干激光測風(fēng)雷達(dá)系用的是工作介質(zhì)是 Tm:YAG，激光工作波長為 2沖寬度為 425ns[10]。掃描的水平范圍高達(dá)0360 、 公里到 10 公里，定位精度可達(dá)0 0 .1，位置分辨
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2889397