[发明专利]风速测量方法及装置

说明书

本申请公开了一种风速测量方法及装置，应用于激光雷达系统，激光雷达系统包括四通道的干涉仪，该干涉仪的四个通道相位差依次为π/2；所述方法包括：控制激光发射器发射激光光束；控制接收望远镜接收参考光束；获取激光光束对应的参考光束在每个通道中的第一子光束的功率；根据每个第一子光束的功率获取激光光束的参考相位；控制接收望远镜接收回波光束；获取回波光束在每个通道的第二子光束的功率；根据每个第二子光束的功率以及回波光束的功率获取回波光束的测量相位；根据参考相位、测量相位、干涉仪的光程差、激光光束的中心频率以及光速获得大气的目标风速。本方案能够采用多纵模激光来实现风速测量，降低了风速测量的复杂度。

技术领域

本申请涉及大气风场遥感探测激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种风速测量方法及装置。

背景技术

在大气风速测量时，通常采用相干多普勒测风激光雷达和非相干多普勒测风激光雷达这两种雷达系统。对于非相干多普勒测风激光雷达来说，其需要采用种子注入和脉冲锁频稳频技术的单纵模激光器作为发射单元，并选择高分辨率的光谱鉴频器鉴别气溶胶米散射光谱或者大气分子瑞利散射光谱的多普勒频移，技术难度相对比较大。

发明内容

为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的之一在于提供一种风速测量方法，应用于激光雷达系统，所述激光雷达系统包括多纵模脉冲激光器、第一光束分离器、第一反射镜、接收望远镜和干涉仪，所述第一光束分离器用于将激光发射器发射的激光光束分为参考光束和测量光束，所述第一反射镜用于将所述测量光束反射至待测大气中，所述接收望远镜用于接收光束，所述接收望远镜的输出端与所述干涉仪的输入端连接，所述干涉仪有四个输出光束的通道，四个所述通道的相位差依次为π/2，所述方法包括：

控制所述激光发射器发射激光光束；

控制所述接收望远镜接收所述激光光束对应的参考光束；

获取所述激光光束对应的参考光束在每个所述通道中的第一子光束的功率；

根据每个所述第一子光束的功率获取所述激光光束的参考相位；

控制所述接收望远镜接收所述激光光束对应的回波光束，其中，所述回波光束为激光光束对应的测量光束经大气弹性散射后，传播至所述接收望远镜的光束；

获取所述回波光束在每个所述通道的第二子光束的功率；

根据每个所述第二子光束的功率以及所述回波光束的功率获取所述回波光束的测量相位；

根据所述参考相位、所述测量相位、所述干涉仪的光程差、所述激光光束的中心频率以及光速获得大气的目标风速。

可选地，所述激光雷达系统还包括分别设置在每个通道上的光电探测器件，所述光电探测器件用于检测对应通道中光束的光线强度；所述获取所述激光光束对应的参考光束在每个所述通道中的第一子光束的功率，包括：

获取每个所述第一子光束经过所述光电探测器件转换后的电信号；

根据所述电信号获得所述第一子光束的光线强度，根据所述光线强度获得所述第一子光束的功率。

可选地，所述获取所述回波光束在每个所述通道的第二子光束的功率，包括：

获取每个所述第二子光束经过所述光电探测器件转换后的电信号；

根据所述电信号获得所述第二子光束的光线强度，根据所述光线强度获得所述第二子光束的功率。

可选地，根据每个所述第一子光束的功率获取所述激光光束的参考相位的步骤包括：

获取每个所述通道中第一子光束的谱线宽度；

针对每个通道，根据光速、干涉仪的光程差以及对应该通道的第一子光束的谱线宽度获取该通道的第一干涉对比度，所述第一干涉对比度的计算公式为：