[发明专利]一种稀疏调制测风雷达的方法和系统

说明书

本发明提供一种稀疏调制测风雷达的方法和系统，激光器调制出优良信号后发射光束，光速经过分光器，分光器将一束光分成两束光，一束为探测光，一束为本征光；探测光先经过声光调制器进行调制，调制出优良信号，功率放大器将光强放大并经环形器输送到望远镜，由望远镜发射探测光，探测光经空气中的气溶胶发射后会返回信号光，由望远镜接收信号光，再将信号光经环形器输送到耦合器；本征光经过衰减器将光强削弱，并与信号光进行耦合；耦合过后的光束发送至平衡探测器进行调节，再由数据处理器进行处理，通过对光源进行内外调制来获取风的速度及方向，本申请能够消除系统回波干扰的影响，并有效地减小或消除了近距盲区；减小探测带宽，提高信噪比。

技术领域

本发明属于测风雷达技术领域，具体涉及一种稀疏调制测风雷达的方法和系统。

背景技术

激光雷达向探测空域发射高纯度频谱光束，雷达系统接受来自气溶胶颗粒的后向散射，由于气溶胶具有很低的后向散射系数，一般采用一级或者多级光放大器来获得高发射功率；为识别风向，一般还需要设置移频器；相干混频光信号经平衡探测变成交流电信号，再经模/数转换后经处理单元识别产生的多普勒频率获得风场信息。

测风雷达一般有脉冲体制和连续体制，雷达信号的收发的类型又可以分为收发同置和收发分置；收发同置存在系统本身的干扰；如镜片、光纤端面的回波与本征混频后会在中频频谱中形成一个固定的干扰频率(干扰频的影响主要体现在两方面(1)影响测量风速的下限；(2)会降低有效信号的信噪比；因此脉冲体制雷达一般通过距离门滤除该项干扰，也因此而产生测量距离盲区，而连续体制雷达采用锁相环电路等对干扰进行抑制但会影响风速测量下限，所以亟需提供一种稀疏调制测风雷达。

频率调制连续波激光雷达的指标主要受限于光源的性能参数：在接收端的相干检测方法都比较成熟；由于高速模数转换器、数字信号处理等技术的快速发展，后端数据的采集和处理目前也不是整体指标的瓶颈；所以如何产生性能优越的光调频信号成为了FMCW激光雷达研究者们关注的重点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种稀疏调制测风雷达的方法和系统，能够提高检测的稳定性和可靠性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种稀疏调制测风雷达的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:由激光器调制出线性变化的信号后发射光束，光速经过分光器，分光器将一束光分成两束光，一束为探测光，一束为本征光；

S2：探测光先经过声光调制器进行调制，调制出线性变化的信号，再经过功率放大器将光强放大并经环形器输送到望远镜，由望远镜发射探测光，探测光经空气中的气溶胶发射后会返回信号光，由望远镜接收信号光，再将信号光经环形器输送到耦合器；

S3：本征光经过衰减器将光强削弱，经光路输送到耦合器并与返回信号光进行耦合；

S4：耦合过后的光束发送至平衡探测器进行调节，再由数据处理器进行处理，得到风的速度与方向。

进一步，所述步骤S2中优良信号的调制包括稀疏内调制和稀疏外调制；

所述稀疏内调制为在激光源处进行激光信号的调制；

所述稀疏外调制为对激光器发射的激光用频移器进行调制。

进一步，所述稀疏内调制通过压电陶瓷驱动对外腔式半导体激光器的腔长负反馈粗调节，同时向外腔式半导体激光器内注入电流改变墙内增益介质的折射率，用于腔内光学长度的反馈细调节。

进一步，所述稀疏内调制和稀疏外调制的风速度计算过程为：

发射信号的频率随时间周期性上下线性变化，上升时间与下降时间相同，频率平均值为fc，从环形器出射照射到被测目标再散射回接收端所用的传输延时为τ，信号频率的变化范围为带宽B；