CN113985447B - 一种相干测风激光雷达及测量方法 - Google Patents
一种相干测风激光雷达及测量方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种相干测风激光雷达，应用于测风激光雷达技术领域，脉宽调制器用于对激光器发出激光进行调制，使激光器发送激光脉冲串；激光脉冲串包括沿固定次序排列的至少两种激光脉冲，激光脉冲对应至少两种不同的脉冲宽度；处理器用于；获取回波脉冲串信号；回波脉冲串信号为激光收发***发送激光脉冲串后接受到的对应的回波信号；根据固定次序对回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应脉冲宽度的待处理数据；对待处理数据进行反演运算，得到各个脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数，实现在工作时同时输出对应多种距离分辨率的数据，保证相干测风激光雷达具有较高的时间分辨率。本发明还提供了一种测量方法，同样具有上述有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及测风激光雷达技术领域，特别是涉及一种相干测风激光雷达以及一种相干测风激光雷达的测量方法。
背景技术
通常相干测风激光雷达可以工作在不同距离分辨率模式下，但距离分辨率一旦选定，雷达工作期间就不能随意更改，在已设定的距离分辨率下，雷达只能输出单一固定距离分辨率的风速风向数据。
通常相干测风激光雷达在某时刻只能输出单一固定距离分辨率的风速风向数据，不能满足对同一时刻输出不同尺度，即对应通常距离分辨率的风速风向探测数据的需求。
在现有技术中，相干测风激光雷达一般工作在固定距离分辨率模式下，即激光器出射光脉冲宽度在已设定距离分辨率下保持不变。雷达若要更改距离分辨率设置，需要先停止测量，再根据距离分辨率需求改变出射激光脉冲宽度，然后重启测量。
虽然现有技术可以通过在不同距离分辨率模式下切换，输出不同距离分辨率的风速风向数据，但由于距离分辨率变换过程通常耗时较长，同一距离分辨率的风速风向数据在时间上不具有连续性，即时间分辨率不高。因此如何提供一种同时具有多种距离分辨率的相干测风激光雷达是本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种相干测风激光雷达，工作时同时具有多种距离分辨率；本发明的另一目的在于提供一种相干测风激光雷达的测量方法，工作时同时具有多种距离分辨率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种相干测风激光雷达，包括激光收发***、脉宽调制器和处理器；所述激光收发***与所述处理器通信连接，所述脉宽调制器与所述激光收发***中的激光器连接；
所述脉宽调制器用于对所述激光器发出激光进行调制，使所述激光器发送激光脉冲串；所述激光脉冲串包括沿固定次序排列的至少两种激光脉冲，所述激光脉冲对应至少两种不同的脉冲宽度；
所述处理器用于；
获取回波脉冲串信号；所述回波脉冲串信号为所述激光收发***发送所述激光脉冲串后接受到的对应的回波信号；
根据所述固定次序对所述回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据；
对所述待处理数据进行反演运算，得到各个所述脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数。
可选的，所述激光脉冲串中相邻激光脉冲之间，具有对应延迟时间的间隔。
可选的，所述处理器用于：
根据所述激光脉冲的宽度，所述延迟时间以及固定次序，确定同一脉冲宽度的激光脉冲之间的间隔时间；
基于所述间隔时间从所述回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。
可选的，所述处理器用于：
根据所述回波脉冲串信号的上升沿，结合所述固定次序确定所述激光脉冲串中各个激光脉冲对应的脉冲宽度；
从所述回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。
可选的，所述激光收发***还包括环形器、望远镜、光纤耦合器和探测器；所述环形器的第一端以及所述光纤耦合器的一输入端均与所述激光器的输出端连接，所述环形器第二端与所述望远镜连接，所述环形器的第三端与所述光纤耦合器的另一输入端连接，所述光纤耦合器的输出端与所述探测器连接，所述探测器与所述处理器连接，所述探测器用于将光信号转换成电信号。
本发明还提供了一种相干测风激光雷达的测量方法，应用于处理器，包括：
获取回波脉冲串信号；所述回波脉冲串信号为激光收发***发送激光脉冲串后接受到的对应的回波信号；所述激光脉冲串为脉宽调制器对激光收发***中激光器进行调制，使所述激光器发出的激光脉冲串；所述激光脉冲串包括沿固定次序排列的至少两种激光脉冲，所述激光脉冲对应至少两种不同的脉冲宽度；
根据所述固定次序对所述回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据；
对所述待处理数据进行反演运算，得到各个所述脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数。
可选的，所述激光脉冲串中相邻激光脉冲之间，具有对应延迟时间的间隔。
可选的，所述根据所述固定次序对所述回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据包括：
根据所述激光脉冲的宽度，所述延迟时间以及固定次序，确定同一脉冲宽度的激光脉冲之间的间隔时间；
基于所述间隔时间从所述回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。
可选的，所述根据所述固定次序对所述回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据包括：
根据所述回波脉冲串信号的上升沿，结合所述固定次序确定所述激光脉冲串中各个激光脉冲对应的脉冲宽度；
从所述回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。
可选的，所述激光收发***还包括环形器、望远镜、光纤耦合器和探测器；所述环形器的第一端以及所述光纤耦合器的一输入端均与所述激光器的输出端连接，所述环形器第二端与所述望远镜连接，所述环形器的第三端与所述光纤耦合器的另一输入端连接，所述光纤耦合器的输出端与所述探测器连接，所述探测器与所述处理器连接，所述探测器用于将光信号转换成电信号。
本发明所提供的一种相干测风激光雷达，包括激光收发***、脉宽调制器和处理器；激光收发***与处理器通信连接，脉宽调制器与激光收发***中的激光器连接；脉宽调制器用于对激光器发出激光进行调制，使激光器发送激光脉冲串；激光脉冲串包括沿固定次序排列的至少两种激光脉冲，激光脉冲对应至少两种不同的脉冲宽度；处理器用于；获取回波脉冲串信号；回波脉冲串信号为激光收发***发送激光脉冲串后接受到的对应的回波信号；根据固定次序对回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应脉冲宽度的待处理数据；对待处理数据进行反演运算，得到各个脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数。
通过脉宽调制器对激光器进行调制从而发出具有宽度不同的，按照固定次序排列的激光脉冲的激光脉冲串，由于相干测风激光雷达的距离分辨率与出射激光脉冲宽度有关，通过出射激光脉冲串可是实现所发出激光同时对应多种距离分辨率。而在接收回波信号时，会根据激光脉冲串对应的固定次序对回波信号进行解码，从而得到对应不同距离分辨率的待处理数据；再对待处理数据进行反演运算，从而可以得到对应不同距离分辨率的大气参数，实现在工作时同时输出对应多种距离分辨率的数据，保证相干测风激光雷达具有较高的时间分辨率。
本发明还提供了一种相干测风激光雷达的测量方法，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种相干测风激光雷达的结构框图；
图2为本发明实施例所提供的一种具体的相干测风激光雷达的结构框图；
图3为激光脉冲串的结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的一种相干测风激光雷达的测量方法的流程图。
图中：1.激光收发***、11.激光器、12.环形器、13.望远镜、14.光纤耦合器、15.探测器、2.脉宽调制器、3.处理器。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种相干测风激光雷达。在现有技术中，相干测风激光雷达一般工作在固定距离分辨率模式下，即激光器出射光脉冲宽度在已设定距离分辨率下保持不变。雷达若要更改距离分辨率设置，需要先停止测量，再根据距离分辨率需求改变出射激光脉冲宽度，然后重启测量。
虽然现有技术可以通过在不同距离分辨率模式下切换，输出不同距离分辨率的风速风向数据，但由于距离分辨率变换过程通常耗时较长，同一距离分辨率的风速风向数据在时间上不具有连续性，即时间分辨率不高。
而本发明所提供的一种相干测风激光雷达，包括激光收发***、脉宽调制器和处理器；激光收发***与处理器通信连接，脉宽调制器与激光收发***中的激光器连接；脉宽调制器用于对激光器发出激光进行调制，使激光器发送激光脉冲串；激光脉冲串包括沿固定次序排列的至少两种激光脉冲，激光脉冲对应至少两种不同的脉冲宽度；处理器用于；获取回波脉冲串信号；回波脉冲串信号为激光收发***发送激光脉冲串后接受到的对应的回波信号；根据固定次序对回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应脉冲宽度的待处理数据；对待处理数据进行反演运算，得到各个脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数。
通过脉宽调制器对激光器进行调制从而发出具有宽度不同的，按照固定次序排列的激光脉冲的激光脉冲串，由于相干测风激光雷达的距离分辨率与出射激光脉冲宽度有关，通过出射激光脉冲串可是实现所发出激光同时对应多种距离分辨率。而在接收回波信号时，会根据激光脉冲串对应的固定次序对回波信号进行解码，从而得到对应不同距离分辨率的待处理数据；再对待处理数据进行反演运算，从而可以得到对应不同距离分辨率的大气参数，实现在工作时同时输出对应多种距离分辨率的数据，保证相干测风激光雷达具有较高的时间分辨率。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种相干测风激光雷达的结构框图。
参见图1，在本发明实施例中，相干测风激光雷达包括激光收发***、脉宽调制器和处理器；所述激光收发***与所述处理器通信连接，所述脉宽调制器与所述激光收发***中的激光器连接；所述脉宽调制器用于对所述激光器发出激光进行调制，使所述激光器发送激光脉冲串；所述激光脉冲串包括沿固定次序排列的至少两种激光脉冲，所述激光脉冲对应至少两种不同的脉冲宽度。
所述处理器用于；获取回波脉冲串信号；所述回波脉冲串信号为所述激光收发***发送所述激光脉冲串后接受到的对应的回波信号；根据所述固定次序对所述回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据；对所述待处理数据进行反演运算，得到各个所述脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数。
上述激光收发***即可以向大气发射激光，并接收返回的回波信号，并可以将回波信号转换为对应的电信号。有关激光收发***的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
上述激光收发***需要包括有激光器，而脉宽调制器可以对激光器发出的光线进行调制，即脉宽调制器可以调整激光器发出激光脉冲的宽度。通常情况下，脉宽调制器可以输出多种宽度的脉冲信号，从而通过脉宽调制器对激光器进行调制后，可以使得激光器输出多种宽度的激光脉冲，而沿固定次序排列的激光脉冲则会形成激光脉冲串。即在本发明实施例中激光收发***发射至大气的激光脉冲串具有至少两种脉冲宽度不同的激光脉冲，且多种激光脉冲会沿固定次序排列。相应的，激光收发***接收的回波信号也会包括不同脉冲宽度的激光脉冲所对应的回波脉冲，且该回波脉冲的排列次序会与上述固定次序相对应。
在本发明实施例中，处理器需要与激光收发***通信连接，从而使得处理器可以获取到回波脉冲串信号。在本发明实施例中，所述回波脉冲串信号为所述激光收发***发送所述激光脉冲串后接受到的对应的回波信号，即该回波脉冲串信号为激光收发***将调制的激光脉冲串发送至大气后，回收的回波信号。通常情况下，激光收发***可以将接收的激光信号转变为电信号，因此在本发明实施例中处理器获取的回波脉冲串信号具体可以为电信号，还信号通常还是由按固定次序排列的回波脉冲构成，且每个回波脉冲会与上述激光脉冲相对应。
在本发明实施例中，处理器会根据上述固定次序对回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应各个脉冲宽度的待处理数据，即得到对应各个距离分辨率的待处理数据。有关具体的解码处理过程将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
之后，在本发明实施例中处理器可以对上述待处理数据进行反演运算，从而得到各个脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数。通常情况下，该大气参数即对应距离分辨率的风速风向数据。有关上述生成风速风向数据的反演运算的具体过程可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
通常情况下，该处理器还可以与上述脉宽调制器通信连接，即该处理器可以对脉宽调制器的调制过程进行控制，从而输出预设脉冲宽度，预设固定次序的激光脉冲串。有关对脉宽调制器的具体设置过程需要根据脉宽调制器具体的种类进行确定，在此不做具体限定。
本发明实施例所提供的一种相干测风激光雷达，包括激光收发***、脉宽调制器和处理器；激光收发***与处理器通信连接，脉宽调制器与激光收发***中的激光器连接；脉宽调制器用于对激光器发出激光进行调制，使激光器发送激光脉冲串；激光脉冲串包括沿固定次序排列的至少两种激光脉冲，激光脉冲对应至少两种不同的脉冲宽度；处理器用于；获取回波脉冲串信号；回波脉冲串信号为激光收发***发送激光脉冲串后接受到的对应的回波信号；根据固定次序对回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应脉冲宽度的待处理数据；对待处理数据进行反演运算，得到各个脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数。
通过脉宽调制器对激光器进行调制从而发出具有宽度不同的，按照固定次序排列的激光脉冲的激光脉冲串，由于相干测风激光雷达的距离分辨率与出射激光脉冲宽度有关，通过出射激光脉冲串可是实现所发出激光同时对应多种距离分辨率。而在接收回波信号时，会根据激光脉冲串对应的固定次序对回波信号进行解码，从而得到对应不同距离分辨率的待处理数据；再对待处理数据进行反演运算，从而可以得到对应不同距离分辨率的大气参数，实现在工作时同时输出对应多种距离分辨率的数据，保证相干测风激光雷达具有较高的时间分辨率。
有关本发明所提供的一种相干测风激光雷达的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。
请参考图2以及图3，图2为本发明实施例所提供的一种具体的相干测风激光雷达的结构框图；图3为激光脉冲串的结构示意图。
区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的对相干测风激光雷达的结构进行限定。其余内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
参见图2，在本发明实施例中，所述激光收发***还包括环形器、望远镜、光纤耦合器和探测器；所述环形器的第一端以及所述光纤耦合器的一输入端均与所述激光器的输出端连接，所述环形器第二端与所述望远镜连接，所述环形器的第三端与所述光纤耦合器的另一输入端连接，所述光纤耦合器的输出端与所述探测器连接，所述探测器与所述处理器连接，所述探测器用于将光信号转换成电信号。
具体的，上述激光收发***中的激光器所发出的激光脉冲串会先经过环形器，即光环形器。光环行器是一种多端口非互易光学器件，它的典型结构有至少三个端口，例如第一端、第二端、第三端等等。光环形器可以将发射和接收光路分离，同时几乎没有能量的损耗。在本发明实施例中，具体使用环形器将发射和接收光路分离，以形成激光收发***。
在本发明实施例中，激光脉冲串在经过环形器会通过望远镜发射至大气，然后对应该激光脉冲串的回波信号也会通过望远镜以及环形器传输至光纤耦合器。光纤耦合器会将激光脉冲串作为参考激光，将参考激光与回波信号进行混频，在通过探测器将混频后的激光信号转变为电信号，从而形成回波脉冲串信号。有关激光收发***的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
通常情况下，在本发明实施例中处理器会包括数据采集器和工控机，其中数据采集器用于根据所述固定次序对所述回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。而工控机用于对所述待处理数据进行反演运算，得到各个所述脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数。当然，在本发明实施例中对于处理器的接口不做具体限定，只要能对回波数据进行处理即可，在此不做具体限定。
参见图3，具体的，在本发明实施例中，所述激光脉冲串中相邻激光脉冲之间，具有对应延迟时间的间隔。即在激光脉冲串中是由不连续的一段一段激光脉冲构成，在相邻两段激光脉冲之间具有间隔，在发送激光信号时，在发送一激光脉冲后，会进过以延迟时间后，在发送下一段激光脉冲。需要说明的是，在每一段或每一种激光脉冲后延迟的时间可以相同也可以不同，视具体情况而定，在此不做具体限定。在相邻激光脉冲之间设置间隔，有利于对不同脉冲宽度所对应的回波信号进行解码处理，保证可以生成准确的待处理数据。
例如当激光脉冲串包括脉冲宽度不同的脉冲A和脉冲B，在发射脉冲A后会经过延时T1再发射脉冲B，在发射脉冲B后会经过延时T2再发射脉冲A。此时，依次一个脉冲A、延时T1、脉冲B、延时T2会构成一个循环，而整个激光脉冲串通常会包括多个循环，形成脉冲宽度不同，并且相互间存在固定次序关系的脉冲串。
在本发明实施例中，具体提供两种对回波脉冲串信号进行解码处理的具体过程，均可以得到对应脉冲宽度的待处理数据。第一种，当激光脉冲串之间存在因延迟时间所产生的间隔时，即激光脉冲串的结构类似图3所示时，所述处理器用于：根据所述激光脉冲的宽度，所述延迟时间以及固定次序，确定同一脉冲宽度的激光脉冲之间的间隔时间；基于所述间隔时间从所述回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。
即在本方案中会按照时间来确定各个激光脉冲对应的位置，具体会根据上述延迟时间，以及发送每个激光脉冲的时间，结合固定次序提取到对应同一个脉冲宽度的激光脉冲，进而得到对应同一个脉冲宽度的待处理数据。以图3为例，对于脉冲A的解码过程为：当数据采集器接收到开始指令后，首先对脉冲A的回波信号进行采集处理，之后每间隔延迟时间T1，加延迟时间T2，加脉冲B宽度对应的延时时间后对回波信号进行采集处理，即可完成对脉冲A的解码处理过程。
相应的，脉冲B的解码过程为：当数据采集器接收到开始指令后，延时脉冲A宽度对应的延时时间，加延时时间T1后，对脉冲B的回波信号进行采集处理；之后每间隔延时时间T1，加延时时间T2，加脉冲A宽度对应的延时时间后对回波信号进行采集处理，即可完成对脉冲B的解码处理过程。
第二种，无论激光脉冲串中相邻激光脉冲之间是否具有间隔，所述处理器用于：根据所述回波脉冲串信号的上升沿，结合所述固定次序确定所述激光脉冲串中各个激光脉冲对应的脉冲宽度；从所述回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。
即在本方案中，处理器会根据回波脉冲串信号的上升沿确定回波脉冲串信号中各个激光脉冲所对应的位置，具体需要对回波脉冲串信号中各个脉冲进行识别，并根据脉冲上升沿对回波脉冲串信号起始时刻进行判断，从而确定对应同一脉冲宽度的激光脉冲，进而可以从回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应同一脉冲宽度的待处理数据。显然，该第二种方案实现上较为复杂，而以时间为基准的第一种编解码过程，不需要上述处理。
本发明实施例所提供的一种相干测风激光雷达，通过脉宽调制器对激光器进行调制从而发出具有宽度不同的，按照固定次序排列的激光脉冲的激光脉冲串，由于相干测风激光雷达的距离分辨率与出射激光脉冲宽度有关，通过出射激光脉冲串可是实现所发出激光同时对应多种距离分辨率。而在接收回波信号时，会根据激光脉冲串对应的固定次序对回波信号进行解码，从而得到对应不同距离分辨率的待处理数据；再对待处理数据进行反演运算，从而可以得到对应不同距离分辨率的大气参数，实现在工作时同时输出对应多种距离分辨率的数据，保证相干测风激光雷达具有较高的时间分辨率。
下面对本发明实施例所提供的一种相干测风激光雷达的测量方法进行介绍，下文描述的测量方法具体为上文描述的相干测风激光雷达的具体应用，因此下文描述的测量方法与上文描述的相干测风激光雷达可相互对应参照。
需要说明的是，下文描述的一种相干测风激光雷达的测量方法具体应用于上文描述的一种相干测风激光雷达中的处理器，其主要为处理器对数据处理的各个步骤。
请参考图4，图4为本发明实施例所提供的一种相干测风激光雷达的测量方法的流程图。
参见图4，在本发明实施例中，相干测风激光雷达的测量方法包括：
S101：获取回波脉冲串信号。
在本发明实施例中，所述回波脉冲串信号为激光收发***发送激光脉冲串后接受到的对应的回波信号；所述激光脉冲串为脉宽调制器对激光收发***中激光器进行调制，使所述激光器发出的激光脉冲串；所述激光脉冲串包括沿固定次序排列的至少两种激光脉冲，所述激光脉冲对应至少两种不同的脉冲宽度。有关相干测风激光雷达的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
S102：根据固定次序对回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应脉冲宽度的待处理数据。
S103：对待处理数据进行反演运算，得到各个脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数。
上述处理器所执行的具体步骤均已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
作为优选的，在本发明实施例中，所述激光脉冲串中相邻激光脉冲之间，具有对应延迟时间的间隔。
作为优选的，在本发明实施例中，S102具体可以包括：
S1021：根据所述激光脉冲的宽度，所述延迟时间以及固定次序，确定同一脉冲宽度的激光脉冲之间的间隔时间。
S1022：基于所述间隔时间从所述回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。
上述S1021至S1022以在上述发明实施例中第一种解码过程做详细介绍，在此不再进行赘述。
作为优选的，在本发明实施例中，S102具体可以包括：
S1023：根据所述回波脉冲串信号的上升沿，结合所述固定次序确定所述激光脉冲串中各个激光脉冲对应的脉冲宽度。
S1024：从所述回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。
上述S1023至S1024以在上述发明实施例中第二种解码过程做详细介绍，在此不再进行赘述。
作为优选的，在本发明实施例中，所述激光收发***还包括环形器、望远镜、光纤耦合器和探测器；所述环形器的第一端以及所述光纤耦合器的一输入端均与所述激光器的输出端连接，所述环形器第二端与所述望远镜连接，所述环形器的第三端与所述光纤耦合器的另一输入端连接，所述光纤耦合器的输出端与所述探测器连接，所述探测器与所述处理器连接，所述探测器用于将光信号转换成电信号。有关激光收发***的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
本实施例的一种相干测风激光雷达的测量方法具体为对前述的相干测风激光雷达的使用，因此一种相干测风激光雷达的测量方法中的具体实施方式可见前文中的相干测风激光雷达的实施例部分，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种相干测风激光雷达以及一种相干测风激光雷达的测量方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种相干测风激光雷达，其特征在于，包括激光收发***、脉宽调制器和处理器；所述激光收发***与所述处理器通信连接，所述脉宽调制器与所述激光收发***中的激光器连接；
所述脉宽调制器用于对所述激光器发出激光进行调制，使所述激光器发送激光脉冲串；所述激光脉冲串包括沿固定次序排列的至少两种激光脉冲，所述激光脉冲对应至少两种不同的脉冲宽度；
所述处理器用于：
获取回波脉冲串信号；所述回波脉冲串信号为所述激光收发***发送所述激光脉冲串后接受到的对应的回波信号；
根据所述固定次序对所述回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据；
对所述待处理数据进行反演运算，得到各个所述脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数；
所述激光脉冲串中相邻激光脉冲之间，具有对应延迟时间的间隔；
所述处理器用于：
根据所述激光脉冲的宽度，所述延迟时间以及固定次序，确定同一脉冲宽度的激光脉冲之间的间隔时间；
基于所述间隔时间从所述回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。
2.根据权利要求1所述的相干测风激光雷达，其特征在于，所述激光收发***还包括环形器、望远镜、光纤耦合器和探测器；所述环形器的第一端以及所述光纤耦合器的一输入端均与所述激光器的输出端连接，所述环形器第二端与所述望远镜连接，所述环形器的第三端与所述光纤耦合器的另一输入端连接，所述光纤耦合器的输出端与所述探测器连接，所述探测器与所述处理器连接，所述探测器用于将光信号转换成电信号。
3.一种相干测风激光雷达的测量方法，其特征在于，应用于处理器，包括：
获取回波脉冲串信号；所述回波脉冲串信号为激光收发***发送激光脉冲串后接受到的对应的回波信号；所述激光脉冲串为脉宽调制器对激光收发***中激光器进行调制，使所述激光器发出的激光脉冲串；所述激光脉冲串包括沿固定次序排列的至少两种激光脉冲，所述激光脉冲对应至少两种不同的脉冲宽度；
根据所述固定次序对所述回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据；
对所述待处理数据进行反演运算，得到各个所述脉冲宽度对应距离分辨率的大气参数；
所述激光脉冲串中相邻激光脉冲之间，具有对应延迟时间的间隔；
所述根据所述固定次序对所述回波脉冲串信号进行解码处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据包括：
根据所述激光脉冲的宽度，所述延迟时间以及固定次序，确定同一脉冲宽度的激光脉冲之间的间隔时间；
基于所述间隔时间从所述回波脉冲串信号中提取对应同一脉冲宽度的激光脉冲并进行处理，得到对应所述脉冲宽度的待处理数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述激光收发***还包括环形器、望远镜、光纤耦合器和探测器；所述环形器的第一端以及所述光纤耦合器的一输入端均与所述激光器的输出端连接，所述环形器第二端与所述望远镜连接，所述环形器的第三端与所述光纤耦合器的另一输入端连接，所述光纤耦合器的输出端与所述探测器连接，所述探测器与所述处理器连接，所述探测器用于将光信号转换成电信号。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103823221A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-05-28 | 西南技术物理研究所 | 脉冲激光相干测风雷达 |
| CN105158770A (zh) * | 2015-10-10 | 2015-12-16 | 中国科学技术大学 | 一种距离分辨率可调的相干测风激光雷达*** |
| CN107688187A (zh) * | 2017-08-16 | 2018-02-13 | 南京红露麟激光雷达科技有限公司 | 基于空间波长编码的目标探测激光雷达 |
| CN108594256A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-28 | 合肥菲涅尔光电科技有限公司 | 一种基于脉冲编码技术的相干激光雷达 |
| CN109143264A (zh) * | 2018-08-27 | 2019-01-04 | 中国科学技术大学 | 连续波钠测温测风激光雷达距离分辨实现方法 |
| CN110488250A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-22 | 上海蔚来汽车有限公司 | 用于激光雷达的高重频激光器、编码激光收发装置及汽车 |
| CN112965086A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-15 | 中国科学技术大学 | 基于脉冲编码的1.5μm波长气溶胶探测激光雷达及信号解码方法 |
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103823221A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-05-28 | 西南技术物理研究所 | 脉冲激光相干测风雷达 |
| CN105158770A (zh) * | 2015-10-10 | 2015-12-16 | 中国科学技术大学 | 一种距离分辨率可调的相干测风激光雷达*** |
| CN107688187A (zh) * | 2017-08-16 | 2018-02-13 | 南京红露麟激光雷达科技有限公司 | 基于空间波长编码的目标探测激光雷达 |
| CN108594256A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-28 | 合肥菲涅尔光电科技有限公司 | 一种基于脉冲编码技术的相干激光雷达 |
| CN109143264A (zh) * | 2018-08-27 | 2019-01-04 | 中国科学技术大学 | 连续波钠测温测风激光雷达距离分辨实现方法 |
| CN110488250A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-22 | 上海蔚来汽车有限公司 | 用于激光雷达的高重频激光器、编码激光收发装置及汽车 |
| CN112965086A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-15 | 中国科学技术大学 | 基于脉冲编码的1.5μm波长气溶胶探测激光雷达及信号解码方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于Golay脉冲编码技术的相干激光雷达仿真研究;周艳宗等;《中国激光》;20180831;第45卷(第8期);第0810004-1至0810004-8页 * |
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