[发明专利]一种相干测风激光雷达的风场处理方法

权利要求书

1.一种相干测风激光雷达的风场处理方法，其特征在于，过程如下所示：

相干测风激光雷达在走航探测时，在当前时间、当前位置分别向三个不同方向发射激光，得到三个不同方向的功率谱；根据各个方向的功率谱分别计算各个方向的径向风速，得到三个不同方向的径向风速，分别为Los1、Los2、Los3；

相干测风激光雷达在走航探测时，还利用传感器获取相干测风激光雷达在当前时间、当前位置的姿态角；所述姿态角包括：偏航角υ、俯仰角δ、翻滚角ρ；

结合相干测风激光雷达的姿态角，得到补偿修正后的三维风场；三维风场的三个方向分别为：水平正东方向、水平正北方向、垂直方向；

补偿修正后的三维风场中，沿水平正东方向的风速分量k1、沿水平正北方向的风速分量k2、沿垂直方向的风速分量k3分别为：

k1=(Los1-Los3×sinθ×sinρ×sinδ)/(sinθ×cosρ×cosδ)；

k2=(Los2-Los3×sinθ×sinρ×sinδ)/(sinθ×cosρ×cosδ)；

k3=Los3×sinθ×sinρ×sinδ；

其中，θ为雷达相对于车辆的天顶角；偏航角υ为雷达与水平正北方向之间的夹角，俯仰角δ为雷达与水平正东方向之间的夹角，翻滚角ρ为雷达与垂直方向之间的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种相干测风激光雷达的风场处理方法，其特征在于，相干测风激光雷达在走航探测前，先获取雷达参数和频率区间，具体如下所示：

S11，读取激光器本振光的中心波长λ；

S12，根据采样频率F和距离门内的总点数N，计算距离门内各点的频率fi=（i×F)/N；其中，i表示第i点，i=1,2,3...N；fi表示距离门内的第i点的频率；

S13，在无风场景下寻找激光器脉冲光的中心频率所处位置即脉冲光的驼峰位置Mid；

S14，根据驼峰位置Mid确定频率区间(Left，Right)；

S15，确定激光器脉冲光的中心频移AOM；

S16，根据脉冲光的中心频移AOM与脉冲光的驼峰位置Mid之间的对应关系，确定实际频率谱Freq；

相干测风激光雷达在走航探测时，计算沿激光发射方向的径向风速Los，具体方式如下所示：

S21，获取相干测风激光雷达在激光发射方向上的激光回波信号，得到原始功率谱；

S22，针对原始功率谱，计算原始功率谱所对应的背景噪声数组；

S23，根据原始功率谱的背景噪声数组，对原始功率谱滤除背景噪声，得到滤背景噪功率谱；

S24，提取滤背景噪功率谱在频率区间(Left，Right)中的数据，得到功率谱区间数据；

S25，根据功率谱区间数据，计算功率谱区间数据中各个距离门的信号功率值Pc；

S26，计算沿激光发射方向的径向风速Los=λ×(Pc×Freq-AOM)/2；其中，径向风速包括各个距离门的风速。

3.根据权利要求2所述的一种相干测风激光雷达的风场处理方法，其特征在于，步骤S22中，背景噪声数组的计算方式为：

提取原始功率谱中最后n个距离门的数据，并对所提取的数据进行对位即对点取平均值，对位取平均值后得到的各点的平均值即为各点的背景噪声，各点的背景噪声即构成背景噪声数组。

4.根据权利要求3所述的一种相干测风激光雷达的风场处理方法，其特征在于，步骤S23中，对原始功率谱滤除背景噪声，具体方式为：

在原始功率谱的各个距离门中，分别将各点的值减去对应点的背景噪声，得到滤除背景噪声后的功率谱即滤背景噪功率谱。