基于相關(guān)法的非多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)光學(xué)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理研究.pdf

1、近些年，隨著對(duì)風(fēng)電資源的日益重視，激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)技術(shù)開(kāi)始受到廣泛的關(guān)注?，F(xiàn)有的激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)技術(shù)一般采用相干外差探測(cè)法和非相干直接探測(cè)法，這兩種探測(cè)技術(shù)都是基于多普勒效應(yīng)原理，通過(guò)對(duì)氣溶膠的后向散射回波信號(hào)進(jìn)行多普勒頻移探測(cè)，進(jìn)而獲取大氣風(fēng)場(chǎng)中的風(fēng)速信息。這種基于多普勒原理的測(cè)風(fēng)雷達(dá)不僅結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、成本偏高，而且對(duì)光學(xué)元器件的精度要求嚴(yán)格。
　　針對(duì)現(xiàn)有多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)的不足之處，本文設(shè)計(jì)了一種基于相關(guān)法的非多普勒激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)。該

2、雷達(dá)通過(guò)對(duì)氣溶膠后向散射回波信號(hào)強(qiáng)度的直接探測(cè)，利用相關(guān)算法來(lái)進(jìn)行風(fēng)速反演，因此對(duì)光學(xué)元器件的要求相對(duì)較低，制作成本也相對(duì)較低。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.為實(shí)現(xiàn)4組掃描激光的發(fā)射和回波信號(hào)的接收，設(shè)計(jì)了相關(guān)法測(cè)風(fēng)雷達(dá)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(shí)現(xiàn)4束掃描激光的準(zhǔn)直。利用ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件建立準(zhǔn)直擴(kuò)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(mǎn)足了像質(zhì)評(píng)價(jià)要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于1.55μm激光的準(zhǔn)直?；隈R克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡的接收系統(tǒng)，能夠完成對(duì)4束回波信號(hào)的接收。通過(guò)在主鏡和矯正鏡之間增加一個(gè)凸透鏡，縮短了接收系統(tǒng)的長(zhǎng)度，有利于系統(tǒng)的小型化實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)接收系統(tǒng)的ZEMAX仿真分析，表明該系統(tǒng)基本滿(mǎn)足了信號(hào)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(cè)風(fēng)雷達(dá)的相關(guān)函數(shù)公式。通過(guò)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(yàn)證相關(guān)法