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(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)于使用激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)的需求也在不斷的提高。和微波波段的多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá)相比,激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)具有在晴空條件下測(cè)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(cè)量和風(fēng)場(chǎng)的反演。激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)最核心的問(wèn)題就是如何探測(cè)大氣氣溶膠散射回來(lái)的信號(hào),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(duì)微弱信號(hào)的檢測(cè)。首先,綜述了國(guó)內(nèi)外相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的發(fā)展,總結(jié)了相干探測(cè)的優(yōu)點(diǎn),論述了相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)回波信號(hào)處理理論,重點(diǎn)分析了信號(hào)相干積累方法以及頻譜變換理論。然后,通過(guò)分析,相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)是非全相參系統(tǒng),雷達(dá)主振信號(hào)在聲光頻移過(guò)程中會(huì)給每個(gè)波形帶來(lái)隨機(jī)初始相位,非全相參將導(dǎo)致對(duì)回波信號(hào)的相干累積的結(jié)果出現(xiàn)誤差。通過(guò)理論分析,提出非全相參系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)探測(cè)信號(hào)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(lái)對(duì)雷達(dá)的信號(hào)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(duì)齊波形一致,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(tái),驗(yàn)證了正交混頻鑒相的可行性。同時(shí)通過(guò)比較經(jīng)過(guò)相位對(duì)齊的信號(hào)累加處理和未經(jīng)過(guò)相位對(duì)齊的信號(hào)累加處理后的信號(hào)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(hào)的信噪比。最后,進(jìn)行信號(hào)相干累加的實(shí)驗(yàn)研究。在原來(lái)的相干激光測(cè)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(cè)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(lái)鑒相,一路接收目標(biāo)回波的信號(hào)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(hào)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(chǎng)環(huán)境下的大氣測(cè)量,使用激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)對(duì)90m,510m遠(yuǎn)大氣進(jìn)行探測(cè),驗(yàn)證相干信號(hào)累積方法的可行性,同時(shí),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,通過(guò)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(jí)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(cè)風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)r 是美國(guó) NASA 開發(fā)研制的相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)系用的是工作介質(zhì)是 Tm:YAG，激光工作波長(zhǎng)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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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(cè)風(fēng)激光雷達(dá)研究進(jìn)展[J];大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào);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(cè)風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)研究[J];光學(xué)技術(shù);2010年06期

3 王峰;李婧;劉俊;陳希信;龍偉軍;;寬帶數(shù)字陣?yán)走_(dá)數(shù)字波束形成系統(tǒng)研究[J];雷達(dá)學(xué)報(bào);2013年03期

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

5 張榮標(biāo);胡海燕;馮友兵;;基于小波熵的微弱信號(hào)檢測(cè)方法研究[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2007年11期

6 李劍;丁智青;楊輝;;基于長(zhǎng)時(shí)間積累的低可觀測(cè)目標(biāo)檢測(cè)方法[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2014年05期

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

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1 李彥超;2μm激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)外差探測(cè)方法與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

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1 王遨游;2μm相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)試方法與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

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

3 張健;2μm相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)信號(hào)提取與仿真[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

4 付友濤;相干測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2013年

5 騰海建;脈沖相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)寬帶中頻信號(hào)數(shù)字處理算法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2889397