[發明專利]一種測風激光雷達信號的處理方法及其處理裝置

在審

• 申請號: 201710447771.9
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107390229A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 肖增利;朱海龍;王建平
• 申請（專利權）人: 南京牧鐳激光科技有限公司
• 主分類號: G01S17/58
• 分類號: G01S17/58
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙)44280
• 代理人: 袁江龍

1.一種測風激光雷達信號的處理方法，其特征在于，所述方法包括：

將接收到的模擬信號轉化為數字信號；

該步驟具體為，在檢測到同步脈沖上升沿時刻開始采樣，得到的數字信號包括背景噪聲信號、端面信號以及氣溶膠后向散射回波信號；

將所述數字信號進行距離門劃分和高度對齊；

該步驟具體為，設采樣周期為T_s，根據大氣分層模型，高度H處所對應的采樣起始點為：

采樣點數為：

其中，H₀為高度層分辨率，c為光速，bias表示與實際高度的偏差，Round(·)為四舍五入運算符；

對距離門的采樣點進行譜計算，以獲得距離門的功率譜密度；

對距離門的連續多個脈沖的功率譜進行累加求均值，以消除噪聲隨機起伏帶來的干擾；

對降噪后的功率譜進行背景噪聲消除，

該步驟包括預先存儲和實時運算，

其中，所述預先存儲具體為，取已經緩存的背景噪聲功率譜數據的平均值作為參考背景噪聲值，并將參考背景噪聲保存；

所述實時運算過程為：處理區域的劃分，即對已獲得的功率譜按照噪聲區、信號區進行劃分，分界點為f_min、f_max，取噪聲區數據形成一個新的序列Y；在參考背景噪聲N_ref中取區間[1，f_min-1]、[f_max+1，end]內數據形成一個新的序列X；

利用最小二乘法對序列X、序列Y進行線性擬合，得到擬合系數(a,b)，從而有Y＝aX+b；

計算得到的擬合系數計算實際背景噪聲N_i＝aN_ref+b，其中N_i表示第i個距離門背景噪聲；

消除背景噪聲，得到理想信號功率譜S_i＝P_i-N_i，其中P_i為原始功率譜；

利用多普勒法進行風速的計算。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對距離門的連續多個脈沖的功率譜進行累加求均值步驟中的計算結果的在以高度層和頻率作為橫軸和縱軸的坐標系中依序存儲。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算結果中，第一個距離門對應不同頻率的均值數列為背景噪聲功率譜，其余列分別對應各高度層的功率譜。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用多普勒法進行風速的計算的步驟具體包括：搜索滿足下列情況的峰值點f_p：如果存在多個過門限峰值點，則取信噪比最大點；

然后，取峰值點左右各M點，利用重心加權法得到更精細的峰值頻率：

最后，利用多普勒頻移公式計算得到徑向風速，即其中，f₀為信號中頻，λ為激光波長。

5.一種測風激光雷達信號的處理裝置，其特征在于，所述處理裝置包括處理器以及信號收發器，所述處理器連接所述信號收發器；所述信號收發器用于接收平衡探測器發出的模擬信號；所述處理器在工作時執行指令以實現如權利要求1～4任一項所述的方法。

6.一種具有存儲功能的裝置，其特征在于，存儲有程序數據，所述程序數據被執行時實現如權利要求1～4任一項所述的方法。