[發明專利]雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統

有效

• 申請號: 201610257662.6
• 申請日: 2016-04-24
• 公開（公告）號: CN105891844B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 趙彬;羅雄;呂明愛;馮振中;馮力天;周杰;周鼎富
• 申請（專利權）人: 西南技術物理研究所
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01S7/48;G01S7/484
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心51121
• 代理人: 郭純武

1.一種雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統，包括：激光測風雷達系統中，通過光纖（8），采用按順序串聯的光纖激光器（1）、聲光調制器（2）、脈沖光纖放大器（3）、光學天線（4）、光電探測器（5）和經射頻線纜（9）串聯的信息處理模塊（6）和經總線（10）串聯的中控計算機（7），其特征在于：聲光調制器（2）通過射頻線纜（9）并聯信息處理模塊（6），接收中控計算機（7）指令后，向聲光調制器（2）發出調制信號，聲光調制器（2）輸出與調制信號參數對應的種子激光脈沖，種子激光脈沖再輸入脈沖光纖放大器（3）進行功率放大輸出，光學天線（4）發射接收雙模激光脈沖及其回波信號通過光纖（8）耦合注入光電探測器（5）轉換為光電信號，并通過射頻線纜（9）將光電信號傳輸至信息處理模塊（6）對光電信號進行A/D采集、距離門劃分和距離門頻譜處理，將距離門頻譜數據處理結果傳入中控計算機（7）完成雙模式距離門頻譜數據組合，控制激光測風雷達交替輸出兩種參數模式的激光脈沖，同時對不同參數模式下激光回波信號進行處理，利用低重頻長脈寬檢測激光雷達最大探測距離和高重頻短脈寬檢測近距離探測盲區。

2.如權利要求1所述的雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統，其特征在于：脈沖光纖放大器（3）對接收到的種子激光脈沖進行功率放大，并通過光學天線（4）發射；光學天線（4）為收發合一共口徑天線。

3.如權利要求1所述的雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統，其特征在于：聲光調制器（2）接收信息處理模塊（6）發出的調制信號，調制出與參數對應的種子激光脈沖，并將種子激光脈沖輸入脈沖光纖放大器（3）。

4.如權利要求1所述的雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統，其特征在于：中控計算機（7）通過PC104+總線接口與信息處理模塊（6）實現通信。

5.如權利要求1所述的雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統，其特征在于：信息處理模塊（6）采用AD+FPGA+DSP硬件構架，由FPGA產生控制聲光調制器的調制信號，產生的調制信號為高重頻短脈寬、低重頻長脈寬兩種模式的調制信號。

6.如權利要求1所述的雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統，其特征在于：信息處理模塊對兩種參數模式下的激光回波信號進行數據處理，包括AD采集、距離門劃分、距離門頻譜處理，并將處理結果數據存入中控計算機完成數據組合。

7.如權利要求1所述的雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統，其特征在于：信息處理模塊接收到開始工作指令后，向聲光調制器發出“高重頻短脈寬”模式調制信號，聲光調制器調制出高重頻短脈寬種子激光脈沖，并輸入至脈沖光纖放大器；脈沖光纖放大器對高重頻短脈寬種子激光脈沖進行功率放大，并通過光學天線發射；發射激光脈沖的后向散射回波信號由光學天線接收并與本振光信號通過光纖耦合混頻后注入光電探測器；光電探測器將激光回波信號轉換為中頻電信號，中頻電信號再傳輸至信息處理模塊；信息處理模塊對中頻電信號進行AD采集，并對采樣點進行距離門劃分、距離門頻譜處理；信息處理模塊將處理結果數據送入中控計算機完成數據組合；中控計算機向信息處理模塊發送數據接收結束信號，信息處理模塊接收到結束信號后，再向聲光調制器發出“低重頻長脈寬”模式調制信號，聲光調制器調制出低重頻長脈寬種子激光脈沖，輸入脈沖光纖放大器；按上述步驟重復進行激光脈沖發射和回波接收處理，直至中控計算機再次向信息處理模塊發送數據接收結束信號，并重復進行以上雙參數模式的激光脈沖發射和回波接收處理，對測量風場數據進行刷新。

8.如權利要求1所述的雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統，其特征在于：脈沖光纖放大器工作于高重頻模式，經光學天線發射高重頻激光（611），光電探測器完成回波信號接收與光電轉換，對光電探測器轉換后的中頻電信號進行采集與距離門劃分，完成高重頻信號頻譜處理，將得到的高重頻距離門頻譜數據存儲在中控計算機7。

9.如權利要求8所述的雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統，其特征在于：高重頻模式完成后，脈沖光纖放大器切換至低重頻模式，經光學天線發射低重頻激光，光電探測器完成回波信號接收與光電轉換對光電探測器轉換后的中頻電信號進行采集與距離門劃分，完成低重頻信號頻譜處理，將得到的低重頻距離門頻譜數據存儲在中控計算機（7）。

10.如權利要求1所述的雙模激光脈沖發射控制及回波信號處理系統，其特征在于：信息處理模塊在高重頻模式距離門頻譜數據中，找到與低重頻模式距離門起點N3對應的距離門位置，記該位置為N5；將高重頻模式距離門頻譜數據N1至N5距離門的頻譜數據，插入低重頻模式距離門頻譜數據之前，最終獲得組合后的距離門頻譜數據，同時組合后的距離門頻譜數據探測盲區即為高重頻模式探測盲區。