[发明专利]用于在飞行器上测量空气湍流且还用于机场和风力发电厂的方法和激光雷达系统

权利要求书

1.一种通过激光雷达系统来测量空气湍流的方法，该方法特别适用在飞行器上，在该方法中，向一空间区域发射预定波长的脉冲展宽激光束(12)，并且接收从该空间区域背向散射出的光，其特征在于，在发射激光脉冲(L)之后的第一时间点t1和第二时间点t2处测量背向散射光的横截面中的强度分布，并且根据这两个强度分布的比较来确定由时间点t1和t2所限定的测量场中的空气湍流。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过强度分布的各次测量，在背向散射光的横截面中检测在激光脉冲(L)从空气分子和浮质处背向散射期间所产生的散斑，并且根据散斑图案的比较来确定空气湍流。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过照相机(21，22)按限定的曝光持续时间在两个时间点t1和t2拍摄强度分布的图像，并且根据所得的图像来产生测量场中的折射率变化的图像表示。

4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，进行强度分布的交叉关联以便将测量场中的折射率变化作为图像予以显示。

5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，周期性地确定多个激光脉冲(L)以便按限定的时间间隔来实现多次测量。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在飞行器上实现所述方法，其中依据飞行速度来选择所发射的激光脉冲(L)的频率，使得在飞行器前方限定的距离处确定空气湍流。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，与每一个激光脉冲(L)一起还发射另一激光脉冲(L′)以便形成双脉冲，其中根据激光脉冲(L，L′)的每一个来确定测量场中的空气湍流，并且通过两个测量的关联来确定空气湍流中的空气移动速度。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，对于双脉冲中的每一个激光脉冲(L，L′)，在发射各个激光脉冲(L，L′)之后的时间点t1和t2处拍摄强度分布的图像，其中通过这些图像的双倍关联来呈现空气湍流中的空气移动速度。

9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所发射的激光束(12)在其横截面上按其强度梯度进行调制。

10.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所发射的激光束(12)被分成许多部分光束，用于在展宽的激光束内形成测量圆圈。

11.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，使用双脉冲激光器(10)来产生激光束(12)。

12.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，使用至少两个照相机(21，22)，以便在发射激光脉冲(L)之后的时间点t1和t2处拍摄强度分布的图像。

13.一种用于测量空气湍流的激光雷达系统，特别适用于飞行器，所述系统包括：

激光器(10)，用于向一空间区域发射预定波长的脉冲展宽激光束，

其特征在于，还包括

检测器(21，22)，用于在发射激光脉冲(L)之后的第一时间点t1和第二时间点t2处测量从所述空间区域背向散射出的光的横截面中的强度分布；

同步化单元(25)，用于将检测器(21，22)耦合到激光器(10)以便在时间点t1和t2处引发测量；以及

评估单元(30，31，32，33)，所述评估单元根据测得的强度分布的比较来确定空气湍流。

14.如权利要求13所述的激光雷达系统，其特征在于，所述检测器(21，22)被设计成用于确定当激光脉冲(L)从空气分子处背向散射时所产生的散斑的位置，并且所述评估单元(30，31，32，33)被设计成用于比较散斑图像以便根据它们来确定空气湍流。

15.如权利要求13或14所述的激光雷达系统，其特征在于，所述检测器(21，22)包括至少一个照相机，它在两个时间点t1和t2处按限定的曝光持续时间拍摄强度分布的图像，其中所述评估单元(30，31，32，33)根据所得的这些图像产生测量场中的折射率变化的图像表示。

16.如权利要求13到15中的任一项所述的激光雷达系统，其特征在于，所述评估单元(30，31，32，33)被设计成对所述强度分布进行交叉关联操作，以便将时间点t1和t2所限定的测量场中的折射率变化显示成一图像。