[发明专利]一种机载风速测量激光雷达系统

说明书

本发明涉及一种机载风速测量激光雷达系统，其包括窄线宽激光脉冲光源模块、雷达收发光学天线模块和信号接收处理模块；该窄线宽激光脉冲光源模块包括窄线宽种子光源、光纤预放大器、声光调制器、C波段助推半导体光放大器和光纤主放大器；该雷达收发光学天线模块连接窄线宽激光脉冲光源模块，其包括光纤环形器、光开关和光学天线；该信号接收处理模块分别连接窄线宽激光脉冲光源模块和雷达收发光学天线模块；该信号接收处理模块包括光纤可调衰减器、光纤合束器、平衡光电探测器、信号处理电路和嵌入式计算机。本发明结构设计合理，使用稳定可靠，能为机载大气数据计算机提供实时风速数据，提高飞机性能，保障飞行安全。

技术领域

本发明属于激光雷达探测技术领域，具体的说，是涉及一种机载风速测量激光雷达系统。

背景技术

飞行器在飞行过程中若遭遇强烈的气流，会对飞行安全造成很大的威胁，前向大气湍流和横向剪切风是造成飞行空难事故的主要原因之一。因此，在飞行器飞行过程中对大气的风场及气流变化的实时测量，是飞行过程中的重要任务要求。

安装于飞行器上测量风速的设备以测量距离可以分为定点测量和遥测两种方式。在定点测量风速的设备中，传统的机载风速测量设备为空速管，对于平流层低空气密度低动态的飞行环境，其动压引起的压强变化往往不能够精确测得。新型战机采用的嵌入式大气数据系统，虽然能够代替传统的空速管，但是对于高空低速飞行器，其压强传感器量程及精度还不能满足要求。热线式、热膜式风速仪主要通过检测曝露在流体中的热敏感的温度耗散和热能传递速率来推算风速，但这两种风速仪受单端输入信号饱和的限制，风速测量的量程不高、而且温度测量需要一定的响应时间。微压传感器虽然具有灵敏度高、重量轻、耐腐蚀等优点，但是材料本身存在温度漂移问题，连续工作时需要校正，而且测速精度不高。超声波测速仪基于相对运动的多普勒效应，测量超声波某方向的传播时间，可以得到顺风或者逆风的传播速度，精度较高，但是由于声波的发送及接收器件在大气中对风有阻挡作用，尤其是风与声波发送及接收处于同一方向时，易造成较大的误差，而且结构复杂，不易在浮空平台实现。定点风速测量设备还有共同的缺点是气流容易受到飞行器外形的影响发生变化，需要根据具体飞行器外形和设备安装位置进行校准。

风速遥测设备的典型代表是激光测风雷达，具有精度高、响应快、覆盖范围广、测量结果不受运载平台影响等优点。目前主要有美国、日本、法国等国家报道过使用机载激光雷达遥测飞行器风速的例子。

发明内容

针对上述背景技术中的问题，本发明提出一种结构设计合理，使用稳定可靠，能为机载大气数据计算机提供实时风速数据，提高飞机性能，保障飞行安全的机载风速测量激光雷达系统。

本发明的技术方案如下：

上述的机载风速测量激光雷达系统，包括窄线宽激光脉冲光源模块、雷达收发光学天线模块和信号接收处理模块；

所述窄线宽激光脉冲光源模块包括窄线宽种子光源、光纤预放大器、声光调制器、C波段助推半导体光放大器和光纤主放大器；所述窄线宽种子光源的输出端连接所述光纤预放大器的输入端；所述光纤预放大器的输出端连接所述声光调制器的输入端；所述声光调制器的输出端连接所述C波段助推半导体光放大器的输入端；所述C波段助推半导体光放大器的输出端连接所述光纤主放大器的输入端；

所述雷达收发光学天线模块连接所述窄线宽激光脉冲光源模块，其包括光纤环形器、光开关和光学天线；所述光纤环形器的输入端连接所述光纤主放大器的输出端；所述光开关的输入端通过光纤连接所述光纤环形器其中一个输出端，所述光开关的输出端连接所述光学天线；