激光測風雷達脈沖相干累加技術的實驗研究.pdf

1、隨著激光雷達技術和數(shù)字化信號處理技術的迅速發(fā)展，對于使用激光雷達測風的需求也在不斷的提高。和微波波段的多普勒測風雷達相比，激光測風雷達具有在晴空條件下測風的能力，它能夠以較高的精度實現(xiàn)徑向風速的測量和風場的反演。激光測風雷達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。本文提出了實現(xiàn)激光雷達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)外相干激光測風雷達

2、的發(fā)展，總結了相干探測的優(yōu)點，論述了相干激光測風雷達回波信號處理理論，重點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，相干激光測風雷達是非全相參系統(tǒng)，雷達主振信號在聲光頻移過程中會給每個波形帶來隨機初始相位，非全相參將導致對回波信號的相干累積的結果出現(xiàn)誤差。通過理論分析，提出非全相參系統(tǒng)實現(xiàn)探測信號相干累積的方案，利用激光雷達系統(tǒng)內(nèi)部的強反射光，使用正交混頻原理來對雷達的信號鑒相，求出每個波形的隨機初始相位，消除

3、隨機相位，達到相位對齊波形一致，進而實現(xiàn)信號的相干累加。利用Matlab的Simulink工具箱搭建相干雷達系統(tǒng)的仿真平臺，驗證了正交混頻鑒相的可行性。同時通過比較經(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，結果表明脈沖相干累加可以有效地提高微弱目標信號的信噪比。
　　最后，進行信號相干累加的實驗研究。在原來的相干激光測風雷達系統(tǒng)的基礎上進行改進，使用兩個平衡探測器分兩路接收，一路接收偏振分光棱鏡側