非相干測風激光雷達是目前唯一可探測晴空風場精細結(jié)構(gòu)的遙感手段，對于數(shù)值天氣預(yù)報、大氣動力學(xué)研究、航空安全預(yù)警和國防應(yīng)用都有重要的意義和顯著的應(yīng)用前景。面向氣象應(yīng)用要求的系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的攻克，也將為我國星載測風激光雷達的發(fā)展奠定一定基礎(chǔ)。本論文針對氣象應(yīng)用對測風激光雷達工作模式、穩(wěn)定性和實時測量的需求，進行了非相干多普勒激光雷達系統(tǒng)設(shè)計，并就系統(tǒng)研制中的關(guān)鍵問題進行了研究。 為了實現(xiàn)氣象業(yè)務(wù)工作模式，論文進行了高重復(fù)頻率的半導(dǎo)體泵浦Nd：YAG脈沖激光器的種子注入研究。首次實現(xiàn)了種子激光器和脈沖激光器的單模光纖注入耦合，完成了單縱模、可調(diào)諧、穩(wěn)頻脈沖激光發(fā)射系統(tǒng)的研制。采用基于碘分子吸收的數(shù)字PID鎖頻方法，對非平面環(huán)形腔的連續(xù)激光器進行了鎖頻，頻率穩(wěn)定性優(yōu)于1MHz。 針對風速測量對觀測時間的需求，論文采用經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸夥椒▽す饫走_大氣回波信號進行實時預(yù)處理，為下一級風速反演實時提供高信噪比、高時空分辨率的初始數(shù)據(jù)。為提高徑向風速反演精度，論文采用離散小波變換，提出了應(yīng)用雙正交小波和隨探測距離變化的閾值設(shè)定方法，對徑向風速數(shù)據(jù)進行了降噪處理。數(shù)據(jù)分析顯示，綜合兩種方法該方...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
1 序言
    1.1 研究目的和意義
    1.2 多普勒激光測風原理與發(fā)展
    1.3 論文研究內(nèi)容
2 高功率、窄線寬、穩(wěn)頻脈沖激光發(fā)射系統(tǒng)
    2.1 種子注入原理
        2.1.1 脈沖激光器的單縱模工作
        2.1.2 縱模加強
        2.1.3 種子注入
    2.2 半導(dǎo)體泵浦脈沖激光器的種子注入
    2.3 增益匹配
    2.4 單模保偏光纖的應(yīng)用
    2.5 光學(xué)隔離設(shè)計
    2.6 快速Q(mào)開關(guān)建立時間最小化控制
    2.7 種子激光器的穩(wěn)頻
        2.7.1 激光穩(wěn)頻技術(shù)的需求及發(fā)展
        2.7.2 雙頻Nd:YAG激光器的溫度特性
        2.7.3 溫度調(diào)頻激光器的數(shù)字PID校正
        2.7.4 改進的數(shù)字PID算法
        2.7.5 實驗及鎖頻結(jié)果
3 多普勒測風激光雷達信號處理技術(shù)研究
    3.1 實時EMD大氣回波信號預(yù)處理
        3.1.1 測風激光雷達的觀測模式
        3.1.2 經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸?br>        3.1.3 激光雷達大氣回波信號的EMD實時處理
    3.2 小波分析提高風速反演精度
        3.2.1 小波分析
        3.2.2 小波基函數(shù)的選取
        3.2.3 小波分析與低通濾波方法的比較
        3.2.4 距離相關(guān)閾值
    3.3 綜合信號處理
4 非相干激光測風系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 前言
    4.2 系統(tǒng)設(shè)計
        4.2.1 風速測量原理
        4.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    4.3 脈沖激光發(fā)射系統(tǒng)
    4.4 單頻激光脈沖鑒別系統(tǒng)
    4.5 發(fā)射掃描機構(gòu)
    4.6 接收系統(tǒng)
        4.6.1 光學(xué)接收及鑒頻
        4.6.2 光電轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)
        4.6.3 接收系統(tǒng)模擬
5 結(jié)論
參考文獻
作者博士期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3811991