本發(fā)明涉及激光探測，尤其涉及一種遠距離高精度脈沖式激光測風雷達系統(tǒng)。

背景技術：

1、傳統(tǒng)的大氣探測手段如風向標、超聲測風裝置及微波測風雷達等存在諸多不足。風向標和超聲測風裝置只能測量探測器所在位置處的局部風場信息，常需與測風塔配合使用，系統(tǒng)成本高且風場信息量少。微波測風雷達雖然廣泛應用于軍事領域，但其測風精準度受天氣影響較大，在晴天情況下探測性能較差。因此，開發(fā)一種能夠全天候、遠距離、高精度測量風速和風向的激光測風雷達系統(tǒng)顯得尤為重要。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中存在的缺點，而提出的一種遠距離高精度脈沖式激光測風雷達系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：一種遠距離高精度脈沖式激光測風雷達系統(tǒng)，包括：

3、(1)激光發(fā)射模塊：用于向大氣中發(fā)射激光脈沖，該模塊包括激光發(fā)射器，其發(fā)射的激光波長在800nm至1550nm之間，且激光脈沖的功率可調節(jié)；激光發(fā)射器配置有高精度聚焦裝置，以確保激光束能夠精確照射到目標區(qū)域并與大氣中的顆粒物發(fā)生相互作用；

4、(2)激光接收模塊：用于接收大氣中顆粒物反射回來的激光信號，該模塊包括光電探測器、光電二極管、濾波器、放大器及相關的信號調理電路；光電探測器將接收到的光信號轉換為電信號，濾波器用于濾除噪聲，放大器則對信號進行放大處理，以提高信號的信噪比；

5、(3)信號處理模塊：用于處理激光接收模塊輸出的電信號，該模塊包括時鐘同步電路、數(shù)字信號處理器(dsp)及數(shù)據(jù)存儲單元；時鐘同步電路用于精確計算激光脈沖發(fā)射與接收之間的時間差，dsp通過多普勒外差法分析反射信號的多普勒頻移，從而計算出風速和風向參數(shù)，并將處理結果存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中；

6、(4)電源模塊：為激光發(fā)射模塊、激光接收模塊、信號處理模塊及控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電能供應，該模塊包括穩(wěn)壓電路、濾波電路及電池、外接電源接口；

7、(5)控制系統(tǒng)：用于控制整個系統(tǒng)的運行，包括激光發(fā)射和接收的時序控制、信號處理流程的控制、數(shù)據(jù)通信(如通過gps獲取地理位置信息、通過can總線或無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)至遠程監(jiān)控中心)以及與用戶界面的交互；控制系統(tǒng)還包括安全保護機制，以確保在系統(tǒng)異常時能夠及時切斷電源、采取其他安全措施。

8、作為上述技術方案的進一步描述：

9、所述激光發(fā)射模塊還包括可調節(jié)的光束發(fā)散角裝置，以根據(jù)探測距離和探測精度的需求調整激光束的發(fā)散角。

10、作為上述技術方案的進一步描述：

11、所述激光接收模塊還包括多通道接收器，用于同時接收來自不同方向、不同高度的反射信號，以提高系統(tǒng)的探測效率和覆蓋范圍。

12、作為上述技術方案的進一步描述：

13、所述信號處理模塊還包括數(shù)據(jù)校準和驗證算法，用于對計算出的風速和風向數(shù)據(jù)進行校準和驗證，以提高數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

14、作為上述技術方案的進一步描述：

15、所述電源模塊還包括節(jié)能模式控制電路，用于在系統(tǒng)閑置、低負載狀態(tài)下降低能耗，以延長系統(tǒng)的工作時間和電池壽命。

16、作為上述技術方案的進一步描述：

17、所述控制系統(tǒng)還包括用戶可配置的參數(shù)設置界面，允許用戶根據(jù)實際需求調整系統(tǒng)的探測參數(shù)，并實時查看系統(tǒng)狀態(tài)和監(jiān)測數(shù)據(jù)。

18、本發(fā)明具有如下有益效果：

19、本發(fā)明中，通過多普勒外差法分析反射信號的多普勒頻移，實現(xiàn)風速和風向的高精度測量；激光束能夠遠距離傳播并與大氣中的顆粒物發(fā)生相互作用，實現(xiàn)遠距離風場信息的探測；系統(tǒng)不受天氣條件限制，可全天候不間斷工作，系統(tǒng)體積小、重量輕，便于攜帶和安裝。

技術特征：

1.一種遠距離高精度脈沖式激光測風雷達系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種遠距離高精度脈沖式激光測風雷達系統(tǒng)，其特征在于：所述激光發(fā)射模塊還包括可調節(jié)的光束發(fā)散角裝置，以根據(jù)探測距離和探測精度的需求調整激光束的發(fā)散角。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種遠距離高精度脈沖式激光測風雷達系統(tǒng)，其特征在于：所述激光接收模塊還包括多通道接收器，用于同時接收來自不同方向、不同高度的反射信號，以提高系統(tǒng)的探測效率和覆蓋范圍。

4.根據(jù)權利要求1至3中所述的一種遠距離高精度脈沖式激光測風雷達系統(tǒng)，其特征在于：所述信號處理模塊還包括數(shù)據(jù)校準和驗證算法，用于對計算出的風速和風向數(shù)據(jù)進行校準和驗證，以提高數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

5.根據(jù)權利要求1至4中所述的一種遠距離高精度脈沖式激光測風雷達系統(tǒng)，其特征在于：所述電源模塊還包括節(jié)能模式控制電路，用于在系統(tǒng)閑置、低負載狀態(tài)下降低能耗，以延長系統(tǒng)的工作時間和電池壽命。

6.根據(jù)權利要求1至5中所述的一種遠距離高精度脈沖式激光測風雷達系統(tǒng)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)還包括用戶可配置的參數(shù)設置界面，允許用戶根據(jù)實際需求調整系統(tǒng)的探測參數(shù)，并實時查看系統(tǒng)狀態(tài)和監(jiān)測數(shù)據(jù)。

技術總結
本發(fā)明涉及激光探測技術領域，公開了一種遠距離高精度脈沖式激光測風雷達系統(tǒng)，包括激光發(fā)射模塊、激光接收模塊、信號處理模塊、電源模塊及控制系統(tǒng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：通過多普勒外差法分析反射信號的多普勒頻移，實現(xiàn)風速和風向的高精度測量；激光束能夠遠距離傳播并與大氣中的顆粒物發(fā)生相互作用，實現(xiàn)遠距離風場信息的探測；系統(tǒng)不受天氣條件限制，可全天候不間斷工作，系統(tǒng)體積小、重量輕，便于攜帶和安裝。

技術研發(fā)人員：林宗強,唐瑒,鄭波,唐瑜
受保護的技術使用者：浙江智速物聯(lián)科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21