[發(fā)明專利]基于沙姆定律的相關(guān)法連續(xù)光測風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710236558.3
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107390231A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙光宇;何賽靈;高飛
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州優(yōu)函信息科技有限公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/95;G01P5/22
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙)32231
• 代理人: 滕詣迪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)測風(fēng)速的研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于沙姆定律的相關(guān)法連續(xù)光測風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

所謂沙姆定律就是當(dāng)被攝體平面、影像平面、鏡頭平面這三個(gè)面的延長面相交于一直線時(shí)，即可得到全面清晰的影像。利用沙姆定律拍攝，從近處的小草沙礫，到最遠(yuǎn)處的山石灌木都能確保纖毫畢現(xiàn)，這對于普通的照相機(jī)和鏡頭而言，即使是最小光圈也無法做到。而對于古老而靈活的大畫幅相機(jī)而言，只要三個(gè)平面匯聚在一起，即使是最大光圈，也依然可以獲得極大的清晰范圍。

沙姆定律是高端攝影中非常重要的一個(gè)定律，通過對該定律的理解，我們可以在大光圈的情況下獲得極大的景深。

發(fā)明內(nèi)容

1、本發(fā)明的目的。

本發(fā)明基于現(xiàn)有的脈沖式測風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)對于發(fā)射光源光譜寬度的嚴(yán)格要求、體積龐大、造價(jià)昂貴等問題，而提出的一種基于沙姆定律的相關(guān)法連續(xù)光測風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案。

本發(fā)明提出的一種基于沙姆定律的相關(guān)法連續(xù)光測風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)，包括第一光源，第二光源，第一發(fā)射裝置，第二發(fā)射裝置，接收裝置，分光鏡，第一探測器，第二探測器；第一光源和第二光源分別通過第一發(fā)射裝置和第二發(fā)射裝置發(fā)射出激光束，激光束通過大氣氣溶膠的后向散射光信號被接收裝置接收后，通過分光鏡分束，分別成像在第一探測器和第二探測器；第一探測器與接收裝置成大約45°角，第二探測器與接收裝置成大約135°角。

更進(jìn)一步具體實(shí)施方式中，還包括處理器第一光源和第二光源分別相連。

更進(jìn)一步具體實(shí)施方式中，還包括支架、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

更進(jìn)一步具體實(shí)施方式中，第一發(fā)射裝置、第二發(fā)射裝置與接收裝置的距離為810mm。

更進(jìn)一步具體實(shí)施方式中，所述的分光鏡為半透半反鏡。

更進(jìn)一步具體實(shí)施方式中，所述的接收裝置為反射式牛頓望遠(yuǎn)鏡。

更進(jìn)一步具體實(shí)施方式中，使用所述的裝置，基于沙姆定律進(jìn)行定位，目標(biāo)距離與第一探測器和第二探測器上的像素點(diǎn)一一對應(yīng)；

處理器處理圖像信息和調(diào)制光源通斷；

通過距離變化量與時(shí)間變化量的比值得到沿光束方向的風(fēng)速，光束間形成平面的風(fēng)速需通過相關(guān)法識(shí)別出特定氣溶膠的移動(dòng)從而通過距離和相隔時(shí)間得出風(fēng)速，即風(fēng)速的計(jì)算公式為v=Δr/Δt，其中Δr為距離變化量，Δt為時(shí)間變化量。

3、本發(fā)明的有益效果。

（1）本發(fā)明基于沙姆定律的激光雷達(dá)屬于連續(xù)光激光雷達(dá)，測距方式基于像素位置與距離的對應(yīng)關(guān)系而不是飛行時(shí)間法，因此系統(tǒng)不再受限于脈沖激光器的體積及成本。

（2）本發(fā)明基于相關(guān)法的測風(fēng)雷達(dá)不同于基于多普勒頻移的測風(fēng)雷達(dá)，后者對發(fā)射光源的光譜寬度有較高的要求，并且還需要在接收系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一個(gè)處理多普勒頻移量的設(shè)備，而相關(guān)法測風(fēng)速激光雷達(dá)只是基于回波信號的強(qiáng)度來反演風(fēng)速，對光源沒有苛刻的要求，可以使用廉價(jià)的高功率激光二極管作為光源。因此基于沙姆定律的相關(guān)法測風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，價(jià)格低廉，可以實(shí)現(xiàn)二維風(fēng)場甚至三維風(fēng)場的測量。

附圖說明

圖1 基于沙姆定律的相關(guān)法測風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 基于沙姆定律的相關(guān)法測風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

第一光源1，第二光源2，第一發(fā)射裝置3，第二發(fā)射裝置4，接收裝置5，分光鏡6，第一探測器7，第二探測器8，處理器9，支架10，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)11。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

圖1是本發(fā)明專利的測風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1是俯視圖，圖2是側(cè)視圖。第一光源1和第二光源2為激光器（808nm，3W LD）分別通過第一發(fā)射裝置3，第二發(fā)射裝置4即發(fā)射望遠(yuǎn)鏡（150/600mm）擴(kuò)束發(fā)射出激光束，激光束通過大氣氣溶膠的后向散射被接收裝置5即反射式牛頓望遠(yuǎn)鏡（200/800mm）接收。第一發(fā)射裝置3和第二發(fā)射裝置與反射式牛頓望遠(yuǎn)鏡的距離為810mm。光信號通過分光鏡6即半透半反鏡分束，分別成像在第一探測器7和第二探測器8即兩個(gè)面陣CCD上，面陣CCD和接收望遠(yuǎn)鏡成大約45°角。

本發(fā)明所采用的測風(fēng)速的方法：定位原理基于沙姆定律，目標(biāo)距離與CCD上的像素點(diǎn)一一對應(yīng)。接收CCD通過固定的FPS（30.46）得到的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由處理器9處理，計(jì)算機(jī)還可控制調(diào)制激光器的通斷。10為支架，11為固定裝置。沿光束方向的風(fēng)速可以通過距離變化量與時(shí)間變化量的比值得到，光束間形成平面的風(fēng)速需通過相關(guān)法識(shí)別出特定氣溶膠的移動(dòng)從而通過距離和相隔時(shí)間得出風(fēng)速。風(fēng)速的計(jì)算公式為v=Δr/Δt，其中Δr為距離變化量，Δt為時(shí)間變化量。