激光測風(fēng)雷達(dá)脈沖相干累加技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、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)

2、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(huì)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

3、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)