[发明专利]码分多址前向散射能见度检测装置和方法

说明书

技术领域

本发明公开了码分多址前向散射能见度检测装置和方法，属于大气能见度检测的技术领域。

背景技术

现有的前向散射能见度检测装置有两种：只有一个发射端和一个接收端或者具有两个发射端和两个接收端。两种前向散射能见度测量仪均存在光信号的检测步骤。相对入射光线的光强接收到的散射光强度要低很多，甚至日光灯光等背景光线也要比散射光线强几个数量级，散射光信号通常会深埋在噪声中，这样不仅降低了检测系统的动态范围，同时也给系统的检测结果带来了非常大的误差，因此要将散射信号从背景噪声中分离出来就必须用到微弱信号的检测方法。

微弱信号的检测方法是在分析信号的规律(如自相关性、周期性、频谱等)和研究噪声的特点(如幅度、频率、统计特性等)的基础上，然后利用相关信号处理方法，将强噪声背景下的微弱信号提取并检测出来。在弱信号的检测中，信号往往很小，而且伴随的背景噪声很大，即被测量的信号信噪比很低。传统的检测方法是用压缩带宽来改善信噪比的，从噪声中设法检测出有用信号（现有技术一）。而常常用到的带通滤波器和选频谐振放大器就是很好的例子：如果被测信号为单频信号并且频率已知，则我们只要将带通滤波器的中心频率设计到和被测信号相同的频率，并压缩带通滤波器的带宽来提高Q值，就可以使频谱分布在通带两侧的噪声受到抑制，从而提高信号的信噪比。但是高Q值的带通滤波器在设计上较难实现，并且中心频率也不太稳定，而且Q值随信号频率的变化而改变，因此常规的带通滤波器或者选频谐振放大器对噪声的抑制作用是有限的。

锁相放大器(Lock-in Amplifier)是利用信号具有自相关性而信号与噪声间没有相关性的性质来提取有用信号滤出噪声的具体应用,它具有非常强的噪声抑制能力可将深埋在噪声中的微弱信号检测出来，且不存在普通带通滤波器很难做出很高品质因数的缺点。

综上所述：现有技术方案主要有以下不足：1）采用带通滤波器或者锁相放大器均涉及较多模拟电路器件，不易控制参数的一致性；2）对滤波器和锁相放大器有较高的精度要求，不利于降低整体解决方案的成本；3）性能指标取决于各种复杂的影响因素，不利于简化方案设计；4）在引入了双通道技术后，两个发送端发出的信号会互相干扰，无法对双通道进行同时测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了码分多址前向散射能见度检测装置和方法。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

码分多址前向散射能见度检测装置，包括第一发射端、第一接收端、第二发射端、第二接收端,第一扩频码发生器、第二扩频码发生器，其中，

所述第一发射端、第二发射端结构相同，包括扩频调制器、驱动电路、光发射器，所述驱动电路输入端与所述扩频调制器输出端连接，所述光发射器与所述驱动电路输出端连接；

所述第一接收端、第二接收端结构相同，包括光信号处理器、第一扩频解调装置、第二扩频解调装置，所述第一扩频解调装置、第二扩频解调装置的第一输入端分别与所述光信号处理器输出端连接；

所述第一发射端中的扩频调制器输入端，所述第一、第二接收端中的第一扩频解调装置的第二输入端分别与所述第一扩频码发生器输出端连接；

所述第二发射端中的扩频调制器输入端，所述第一、第二接收端中的第二扩频解调装置的第二输入端分别与所述第二扩频码发生器输出端连接。

所述码分多址前向散射能见度检测装置中,光信号处理器包括:依次连接的光电探测器、放大器、模数转换器。

利用所述码分多址前向散射能见度检测装置检测能见度的方法，包括如下步骤：

步骤1，第一扩频码发生器产生第一正交扩频码序列，第二扩频码发生器产生第二正交扩频码序列，所述第一正交扩频码序列、第二正交扩频码序列不相关；

步骤2，第一发射端发射具有第一正交扩频码序列特征的红外线，第二发射端发射具有第二正交扩频码序列特征的红外线；

步骤3，接收端处理接收到的红外光，得到前向散射信号和直达信号，具体包括如下步骤：

步骤3-1，光信号处理器对接收的红外线做光电转换处理得到被测信号；

步骤3-2，扩频调制装置以第一正交扩频码序列、第二正交扩频码为参考量，与被测信号做相关求和运算，得到前向散射信号和直达信号；

步骤4，采集第一接收端以及第二接收端的输出信号，计算出大气能见度。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

(1)避免用带通滤波器以及锁相放大器处理微弱信号，保证了控制参数的一致性，降低了能见度检测装置的制造成本；