發(fā)布時間：2020-11-19 00:02

　　 隨著激光雷達技術和數(shù)字化信號處理技術的迅速發(fā)展,對于使用激光雷達測風的需求也在不斷的提高。和微波波段的多普勒測風雷達相比,激光測風雷達具有在晴空條件下測風的能力,它能夠以較高的精度實現(xiàn)徑向風速的測量和風場的反演。激光測風雷達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。本文提出了實現(xiàn)激光雷達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)外相干激光測風雷達的發(fā)展,總結了相干探測的優(yōu)點,論述了相干激光測風雷達回波信號處理理論,重點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,相干激光測風雷達是非全相參系統(tǒng),雷達主振信號在聲光頻移過程中會給每個波形帶來隨機初始相位,非全相參將導致對回波信號的相干累積的結果出現(xiàn)誤差。通過理論分析,提出非全相參系統(tǒng)實現(xiàn)探測信號相干累積的方案,利用激光雷達系統(tǒng)內(nèi)部的強反射光,使用正交混頻原理來對雷達的信號鑒相,求出每個波形的隨機初始相位,消除隨機相位,達到相位對齊波形一致,進而實現(xiàn)信號的相干累加。利用Matlab的Simulink工具箱搭建相干雷達系統(tǒng)的仿真平臺,驗證了正交混頻鑒相的可行性。同時通過比較經(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,結果表明脈沖相干累加可以有效地提高微弱目標信號的信噪比。最后,進行信號相干累加的實驗研究。在原來的相干激光測風雷達系統(tǒng)的基礎上進行改進,使用兩個平衡探測器分兩路接收,一路接收偏振分光棱鏡側面的反射光用來鑒相,一路接收目標回波的信號光進行相干累加處理。在仿真的基礎上設計了實驗方案:使用光纖作為理想信道的雷達回波信號相干累加實驗,避免了激光在大氣中傳輸造成的相位破損影響,結果與仿真實驗相吻合;外場環(huán)境下的大氣測量,使用激光雷達測風系統(tǒng)對90m,510m遠大氣進行探測,驗證相干信號累積方法的可行性,同時,分析實驗結果,通過相干激光脈沖累積可將信噪比從-38d B提高到10d B。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：P412.25
【部分圖文】：

TODWL雷達系統(tǒng)

GWOLF 和 VALIDAR 雷達系統(tǒng)

5圖 1-4 Wind Tracer 測風激光雷達系統(tǒng)r 是美國 NASA 開發(fā)研制的相干激光測風雷達系用的是工作介質是 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0360 、 公里到 10 公里，定位精度可達0 0 .1，位置分辨
【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

1 周小林;孫東松;鐘志慶;王邦新;夏海云;董晶晶;沈法華;劉東;;多普勒測風激光雷達研究進展[J];大氣與環(huán)境光學學報;2007年03期

2 李冬梅;鄭永超;潘靜巖;謝亞峰;董光焰;;相干多普勒激光測風雷達系統(tǒng)研究[J];光學技術;2010年06期

3 王峰;李婧;劉俊;陳希信;龍偉軍;;寬帶數(shù)字陣雷達數(shù)字波束形成系統(tǒng)研究[J];雷達學報;2013年03期

4 黃建國;現(xiàn)代譜分析的發(fā)展及應用(二)[J];數(shù)據(jù)采集與處理;1991年01期

5 張榮標;胡海燕;馮友兵;;基于小波熵的微弱信號檢測方法研究[J];儀器儀表學報;2007年11期

6 李劍;丁智青;楊輝;;基于長時間積累的低可觀測目標檢測方法[J];現(xiàn)代電子技術;2014年05期

7 袁超;康國華;夏青;鄭峰嬰;華冰;;基于小波變換的GPS微弱信號捕獲組合算法[J];現(xiàn)代電子技術;2014年05期

相關博士學位論文 前1條

1 李彥超;2μm激光測風雷達外差探測方法與關鍵技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

相關碩士學位論文 前5條

1 王遨游;2μm相干激光測風雷達光學系統(tǒng)的測試方法與實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

2 馬春林;大氣傳輸特性對激光探測性能影響研究[D];西安電子科技大學;2008年

3 張健;2μm相干激光測風雷達信號提取與仿真[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

4 付友濤;相干測風激光雷達實時數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)研究[D];中國海洋大學;2013年

5 騰海建;脈沖相干激光測風雷達寬帶中頻信號數(shù)字處理算法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

本文編號：2889397