基于相關法的非多普勒激光測風雷達光學設計與數(shù)據(jù)處理研究.pdf

1、近些年，隨著對風電資源的日益重視，激光測風雷達技術開始受到廣泛的關注?，F(xiàn)有的激光測風雷達技術一般采用相干外差探測法和非相干直接探測法，這兩種探測技術都是基于多普勒效應原理，通過對氣溶膠的后向散射回波信號進行多普勒頻移探測，進而獲取大氣風場中的風速信息。這種基于多普勒原理的測風雷達不僅結構相對復雜、成本偏高，而且對光學元器件的精度要求嚴格。
　　針對現(xiàn)有多普勒激光測風雷達的不足之處，本文設計了一種基于相關法的非多普勒激光測風雷達。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，利用相關算法來進行風速反演，因此對光學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，設計了相關法測風雷達的發(fā)射和接收光學系統(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光學設計軟件建立準直擴束模型，仿真結果表明，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)相關算法原理，求得了相關法的非多普勒激光測風雷達的相關函數(shù)公式。通過二維氣溶膠密度圖譜的展現(xiàn)，直觀闡述了相關比較算法的流程和原理。為了驗證相關法