[发明专利]一种非相干多普勒激光雷达风速的误差校正方法

摘要

非相干多普勒激光雷达风速的误差校正方法，包括对大气后向散射光进行测量，得到径向风速为V_LOS测＝0时的零风速比值r₀；径向风速为V_LOS测＝–Δνλ/2时的风速比R_W,+；径向风速为V_LOS测＝Δν’λ/2时的风速比R_W,–；通过最小二乘法求出dR_W/dν得到灵敏度S，将发射激光频率调节到基准频率ν0处，测量东、西、南、北四个方向的风速比并分别除以灵敏度S得到各个方向的测量径向风速，合成得到测量风速V_M；计算误差表；根据灵敏度S、各个方向的测量径向风速查找对应的误差dV，实际径向风速V_LOS等于测量径向风速V_M和误差dV的差。本发明能够最大限度消除理论计算时大气温度和大气分子散射模型引入的约3m/s的风速误差，提高非相干多普勒激光雷达的风速测量精度，测量时间短，方便快捷。

主权项

一种非相干多普勒激光雷达风速的误差校正方法，包括以下步骤： （1）.通过调节激光雷达的扫描转镜，改变激光的发射方向，使激光束垂直向上发射； （2）.通过设置激光器的控制电压，调节种子激光器激光晶体的温度，以改变种子激光的频率，从而改变激光雷达发射激光的频率； （3）.利用步骤2的改变激光雷达发射激光的频率的方法，首先将发射激光频率调节到基准频率ν₀处，对大气后向散射光进行测量，得到径向风速为V_LOS测＝0时的零风速比值r₀； 其特征在于包括以下步骤： （4）.利用步骤2的改变激光雷达发射激光的频率的方法，将发射激光频率调节到ν₀+Δν处，对大气后向散射光进行测量，得到径向风速为V_LOS测＝–Δνλ/2时的风速比R_W,+； 其中，Δν是透过率为0.7时所对应的频率与基准频率的偏差，λ是激光波长λ＝532nm； （5）.利用步骤2的改变激光雷达发射激光的频率的方法，将发射激光频率调节到ν₀–Δν’处，对大气后向散射光进行测量，得到径向风速为V_LOS测＝Δν’λ/2时的风速比R_W,–； 其中，Δν’是透过率为0.3时所对应的频率与基准频率的偏差，λ是激光波长λ＝532nm； （6）.利用步骤3测得的零风速比值r₀以及步骤4和步骤5测得的风速比R_W,+和R_W,_‑，通过最小二乘法求出dR_W/dν，进而得到灵敏度S。 （7）.将发射激光频率调节到基准频率ν0处，测量东、西、南、北四个方向的风速比R_W东、R_W西、R_W南、R_W北的变化率，并以四个方向的风速比变化率分别除以上述步骤6得到的灵敏度S，得到各个方向的测量径向风速V_M东、V_M西、V_M南、V_M北，合成V_M东、V_M西、V_M南、V_M北 得到测量风速V_M； （8）.计算得到误差表： 通过扫描碘的吸收线得到碘的吸收线数据，对碘的吸收线数据与已有的大气分子、气溶胶的后向散射信号数据进行模拟分析，得到风速比R_W模，进而得到不同多普勒频移时不同灵敏度模拟曲线S_模与模拟径向风速V_LOS模的对应关系；并根据多普勒频移与风速固有的对应关系得到模拟风速； 将灵敏度模拟曲线S_模近似直线处理得到模拟测量灵敏度，进而得到该模拟测量灵敏度对应的模拟风速V_M模，用模拟径向风速V_LOS模与上述模拟风速V_M模的差表示误差dV，即为误差表，其X坐标是上述模拟测量灵敏度，Y坐标是模拟风速V_M模，Z坐标是误差dV； （9）.利用误差表计算实际径向风速V_LOS：根据上述步骤6得到的灵敏度S、步骤7得到的各个方向的测量径向风速V_M东、V_M西、V_M南、V_M北，通过上述步骤得到的误差表查找对应的误差dV，实际径向风速V_LOS等于测量径向风速V_M和误差dV的差。