基于相關(guān)法的非多普勒激光測風(fēng)雷達光學(xué)設(shè)計與數(shù)據(jù)處理研究.pdf

1、近些年，隨著對風(fēng)電資源的日益重視，激光測風(fēng)雷達技術(shù)開始受到廣泛的關(guān)注?，F(xiàn)有的激光測風(fēng)雷達技術(shù)一般采用相干外差探測法和非相干直接探測法，這兩種探測技術(shù)都是基于多普勒效應(yīng)原理，通過對氣溶膠的后向散射回波信號進行多普勒頻移探測，進而獲取大氣風(fēng)場中的風(fēng)速信息。這種基于多普勒原理的測風(fēng)雷達不僅結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、成本偏高，而且對光學(xué)元器件的精度要求嚴格。
　　針對現(xiàn)有多普勒激光測風(fēng)雷達的不足之處，本文設(shè)計了一種基于相關(guān)法的非多普勒激光測風(fēng)雷達。該

2、雷達通過對氣溶膠后向散射回波信號強度的直接探測，利用相關(guān)算法來進行風(fēng)速反演，因此對光學(xué)元器件的要求相對較低，制作成本也相對較低。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.為實現(xiàn)4組掃描激光的發(fā)射和回波信號的接收，設(shè)計了相關(guān)法測風(fēng)雷達的發(fā)射和接收光學(xué)系統(tǒng)?；诮M合透鏡的模式的發(fā)射系統(tǒng)，可以實現(xiàn)4束掃描激光的準直。利用ZEMAX光學(xué)設(shè)計軟件建立準直擴束模型，仿真結(jié)果表明，波前像差最大均方根（RMS）值為0.2148?，小于0.25

3、?，滿足了像質(zhì)評價要求，實現(xiàn)了對于1.55μm激光的準直?；隈R克蘇托夫望遠鏡的接收系統(tǒng)，能夠完成對4束回波信號的接收。通過在主鏡和矯正鏡之間增加一個凸透鏡，縮短了接收系統(tǒng)的長度，有利于系統(tǒng)的小型化實現(xiàn)。通過對接收系統(tǒng)的ZEMAX仿真分析，表明該系統(tǒng)基本滿足了信號接收的要求。
　　2.根據(jù)相關(guān)算法原理，求得了相關(guān)法的非多普勒激光測風(fēng)雷達的相關(guān)函數(shù)公式。通過二維氣溶膠密度圖譜的展現(xiàn)，直觀闡述了相關(guān)比較算法的流程和原理。為了驗證相關(guān)法