基于镜频抑制零差探测的全光纤测风激光雷达系统

相干多普勒测风激光雷达多采用外差技术来获得大气风场在雷达径向方向上的速度大小和正负.本文基于镜频抑制技术,使用全光纤90°相位控制器研制了连续相干多普勒测风激光雷达系统.该系统通过对本振光或接收信号进行相位控制,得到正交的IQ信号,采用镜频抑制技术,探测得到径向风速的大小和正负,相对于使用外差技术的相干多普勒激光雷达系统,该系统具有信噪比更高、雷达存储能力更强、在相同的ADC采样速率下测速范围更大等特点.文中最后通过与风速计的大量对比试验,进一步对连续相干多普勒测风激光雷达系统的数据的可信性进行了验证.实验结果表明,该系统测得的风向正负与风速计完全一致,风速大小的偏差为-0.03 m/s,标准差为0.63 m/s,具有较高的探测精度.      

平流层飞艇机载风速测量方法

 风场数据是平流层飞艇实现长时驻空和飞行控制的重要参数。针对平流层空气稀薄、传统机载压力式测风速方法测量精度低等问题,提出一种利用激光雷达直接探测技术的平流层飞艇机载风速测量方法。设计了基于直接探测原理的多普勒激光雷达测风速系统,构建了分别以FPI（Fabry-Perot干涉仪）和MZI（Mach-Zehnder干涉仪）为鉴频器的条纹成像技术的风速反演数学模型,并进行了数值仿真分析。结果显示,在355 nm波长出射激光和20 m/s径向风速条件下,FPI-条纹成像技术与MZI-条纹成像技术的径向风速测量误差分别为11.0%和6.5%,测量分辨率分别为1.90 m/s和1.62 m/s,表明该方法能够满足平流层飞艇机载风速测量要求。     

测风激光雷达合肥“诞生”

合肥科学岛上的安光所利用地基多普勒测风激光雷达进行的水平风场观测实验取得成功，意味着我国在解决航空领域低空风切变检测难题取得了关键性突破。近日该雷达系统正式通过专家验收，标志着国内首台米散射多普勒测风激光雷达在肥“诞生”。     

碘分子滤波器温度对风速测量精度的影响

通过理论模拟碘分子的吸收曲线。模拟出不同回向散射比Rb(r)的大气回波信号和碘分子滤波器透过率函数R(r,ν)卷积的光谱曲线;该曲线与碘分子滤波器的温度有关。模拟碘分子滤波器的温度变化,在同时测量气溶胶和大气分子散射的情况下,获得测量误差随碘分子滤波器温度变化的曲线。最后,设置适当的碘分子滤波器温度,采用青岛海洋大学遥感研究所研制的非相干多普勒激光测风雷达系统测量回向散射比Rb(r)和回向散射信号频移的距离剖面,反演出风速和探空气球的测风数据比较。测量风速的标准偏差为0.985 m/s。     

多光束测风激光雷达技术分析和比较

 多光束测风激光雷达是在假设探测的时间内气溶胶团的结构不发生变化的条件下,利用接收到的多光束气溶胶后向散射信号的强度,通过不同计算方法得到水平风速。这种系统具有设备简单、对硬件要求不高等优点。本文分析并比较了基于多光束雷达信号之间的相关性的多光束测风激光雷达和基于两个多波束激光雷达信号的傅里叶变换的比值的多光束测风激光雷达两种技术,后者具有可快速计算水平风速的优点。     

利用可移式多普勒激光雷达测量大气风场

小型可移动式（车载）非相干多普勒测风激光雷达,用于大气边界层和对流层中下层大气风场、湍流及气溶胶的监测与预报研究,并且满足气象业务化应用的要求。可以对晴空三维风场进行高时空分辨率的测量。探测参数包括径向风速和散射强度（气溶胶浓度）,并能为用户提供多种标准数据产品。     

基于小波分析提高风速测量精度的研究

非相干多普勒激光雷达能够通过大气后向散射信号反演径向风速,然而激光雷达测量的后向散射信号包含的各种噪声和干扰信号会严重影响反演精度。我们采用离散小波变换,应用双正交小波和随距离变化的阈值设定方法,对非相干多普勒激光雷达的径向风速数据进行了降噪处理,从而提高风速反演精度。通过分析均方差以及相关系数,并与现场数据比对,显示该方法能够显著降低激光雷达风速测量误差。     

激光雷达径向风速数据的小波分析降噪研究

非相干多普勒激光雷达能够通过大气后向散射信号反演径向风速。然而激光雷达测量的后向散射信号包含的各种噪声和干扰信号会严重影响反演精度。我们采用离散小波变换,应用双正交小波和随距离变化的阈值设定方法,对非相干多普勒激光雷达的径向风速数据进行了降噪处理,以提高风速反演精度。通过分析均方差以及相关系数,并与现场数据比对,显示该方法能够显著降低激光雷达风速测量误差。     

基于激光雷达的风力机偏航误差纠正策略

在分析了现有测风系统不足的基础上,通过风洞实验验证了不同入射角来流风速对风速仪测风的影响,证明了现有风速测量的不准确性。在此基础上提出了激光雷达风轮前方测风系统,根据电量损失的百分比和偏航误差的余弦平方关系曲线,通过在风电场安装激光雷达,收集激光雷达和现有测风系统(机舱后方气象架和测风塔)的风况数据,对数据进行相关性及拟合分析,得出现有测风系统所测量风向的偏差值。通过在人机界面(HMI)中修正此偏差值可以减少功率损失。     

基于激光雷达的风力机偏航误差纠正策略研究

本文在分析了现有测风系统不足的基础上,通过风洞实验验证了不同入射角来流风速对风速仪测风的影响,证明了现有风速测量的不准确性。在此基础上提出了激光雷达风轮前方测风系统,根据电量损失的百分比和偏航误差的余弦平方关系曲线,通过在风电场安装激光雷达,收集激光雷达和现有测风系统(机舱后方气象架和测风塔)的风况数据,对数据进行相关性及拟合分析,得出现有测风系统所测量风向的偏差值。通过在人机界面(HMI)中修正此偏差值可以减少功率损失。     

超声多普勒回波信号瞬时幅度和瞬时频率估计的新方法

对脉冲超声多普勒回波信号模型进行了改进，并在改进模型的基础上，提出了一种基于非线性能量算子ψ的检测超声多普勒回波信号瞬时幅度和瞬时频率的方法．该方法具有跟踪信号瞬态变化的能力，计算量小，很容易做到实时．仿真结果和对颈动脉超声多普勒回波信号的分析，都证明了该方法的可行性．     

一种新的星载SAR多普勒调频率的估计方法

估计星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）的多普勒调频率,建立星载ＳＡＲ方位向信号相位的多项式模型,通过差分处理,使调频率的估计变换为频率的估计,采用频率估计方法估计多普勒调频率。通过估计精度和计算量的理论分析,指出该方法在保证一定估计精度的情况下,可以较大地减少计算量,最后利用ＲＡＤＡＲＳＡＴ的数据对算法进行了验证,给出了多普勒调频率的参数估计结果,并利用该参数进行了成像处理,验证了该方法的可行性和有效性,这种多普勒调频率估计方法可以应用于实时成像、快视成像和粗成像。     

输电线路离散化飞鸟回波多普勒信号的提取

报道一种基于飞鸟散射模型的用于高压输电线路飞鸟回波多普勒信号的提取方法,采用单频连续波来研究飞鸟的回波特性.这种研究方法重点分析了多普勒雷达模块的探测方法,并介绍了多普勒信号放大电路的设计.通过该设计能很好地提取出反应塔杆附近的飞鸟活动情况的多普勒信号,从而达到检测飞鸟、消除鸟害的目的.     

一种利用Michelson-Morley动态干涉仪技术的多普勒调制器

介绍了一种利用Michelison—Morley动态干涉仪技术的光调制器，其工作原理完全区别于传统的波器调制技术．利用被测样品自身运动产生的多普勒频移在干涉仪光路中造成的干涉场的交替变化，作为调制频率来实现主动的光调制，使被测目标区别于光线路径上一切静止的光学元件和背景，极大的改善了微弱信号探测的信噪比，从而实现了传统光调制技术所不能克服的光学“淹没”噪声测量．     

用LDV测量旋转流场的窗口效应分析

在应用激光多普勒测速仪测量旋转流场时，如果测量窗口随着旋转流着一起转动，就会产生窗口效应问题，实验研究和理论分析表明，如果测量体积与测量窗口之间的距离太小，由由窗口旋转速度引起的多普勒信号就会进入测速仪的接收系统，该信号将干扰甚至掩盖流场速度信号而导致测速失败。     

多普勒效应的系统研究

通过对大量关于多普勒效应的文献研究,总结出多普勒效应的特性;提出用瞬轴法研究多普勒效应的思想,然后采用瞬轴法研究了经典范围内各种情况的多普勒效应.避免了已有文献的方法不统一、变量繁多、过程复杂等不足;不仅揭示出它们之间的联系,而且更加突出多普勒效应的物理本质.     

DS-CDMA系统多普勒、时延及信道的联合估计方法

针对多用户长码、带限DS-CDMA上行链路系统中存在的大多普勒频偏、多径时延及多径信道复增益等参数的联合估计问题,推导出基于根升余弦成型的多普勒、时延、多径衰落信道共同作用下的长码、带限多用户DS-CDMA上行链路接收信号模型,将信号表示为仅由导频及多普勒决定的可逆矩阵以及由时延和信道复增益决定的带限多普勒加权复合信道响应.提出一种基于此模型的非结构化间接估计算法即导频辅助下波形匹配-最小二乘并多级网格搜索算法,估计多普勒频偏及复合信道响应,并通过复合信道响应及基于波形匹配的贪婪算法估计时延和信道复增益.对本文算法进行蒙特卡洛仿真,仿真结果表明,在大多普勒条件下,本文算法可对时延、多普勒、信道复增益有良好的估计性能.      

UDV非接触式测量的壁效应及其校正模型

为了校正商用超声 Doppler测速仪由于没有考虑壁效应而在 Doppler角度和测量位置的确定上引起的较大误差 ,对超声 Doppler测速仪 (UDV)在非接触式测量的壁效应进行了实验研究。从超声传播和界面折射的基本规律以及测量体积的基本概念出发 ,利用系统提供的时间信息 ,建立了壁效应的校正模型。应用此模型对系统软件给出的Doppler角度和测量位置进行校正 ,消除了壁效应给测量带来的误差     

分数维调制Z轴的声谱图及其包络的提取

在分形理论的基础上，对多普勒声谱图进行了分数维分析，首次提出了以多普勒信号的分数维为Ｚ轴调制的声谱图，并应用于提取多普勒信号中的最大频移（最大速度），对这种新方法的优缺点也进行了探讨。     

多普勒雷达VAD技术扩展的误差分析

从理论上给出了扩展VAD相对于VAD的误差解析表达式,证明谐波分析方法可从半圆资料中精确地求出一阶富氏系数,因此半圆VAD方法计算出的大尺度风向风速和VAD方法有相同的精度。用1/3圆资料拟合简谐曲线所计算出的风向风速相对于VAD方法存在误差,其大小和简谐曲线的初位相有关,风向误差为0～27°、风速相对误差为0～0.4。理想简谐分布离散数据的模拟实验表明,TVAD的风向平均误差为16°、风速为0.27,与常规测风的误差相近。实际多普勒速度廓线的拟合实验说明半圆VAD技术和TVAD技术所拟合出的简谐曲线可以反映其所代表区域的风场大尺度特征。