[發明專利]基于多孔徑收發的無盲區脈沖相干測風激光雷達系統

有效

• 申請號: 202011474509.1
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112698356B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 禹智斌;白杰;趙明光;劉冬;陳樂
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）;青島華航環境科技有限責任公司
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01S7/484;G01S7/4865
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 彭愿潔;彭家恩

1.一種基于多孔徑收發的無盲區脈沖相干測風激光雷達系統，其特征在于，包括：

脈沖激光器光源，用于基于本振光信號產生激光脈沖信號；

環形器，用于將所述激光脈沖信號傳輸至光學收發天線；

光學收發天線，其包括多個用于向大氣發射激光脈沖信號，和接收大氣反射的后向散射回波光信號的孔徑，其中，一個孔徑用于接收一路后向散射回波光信號，且至少一個孔徑用于向大氣發射激光脈沖信號，至少一個孔徑用于只接收一路所述后向散射回波光信號；

光電信號轉換裝置，用于將多個孔徑所接收的所述后向散射回波光信號分別轉換為對應的多路中頻電信號；

疊加器，用于將多路所述中頻電信號進行相干疊加，并將相干疊加后得到的第一中頻電信號輸出至信號處理器；

信號處理器，用于對所述第一中頻電信號進行信號處理，得到大氣反射的后向散射回波光信號的頻譜特性，以測量大氣風速。

2.如權利要求1所述的基于多孔徑收發的無盲區脈沖相干測風激光雷達系統，其特征在于，所述光學收發天線包括：

第一孔徑，用于向大氣發射激光脈沖信號，并接收大氣反射的第一路后向散射回波光信號；

第二孔徑，用于接收大氣反射的第二路后向散射回波光信號；

第三孔徑，用于接收大氣發射的第三路后向散射回波光信號；

所述第二孔徑和第三孔徑相對設于所述第一孔徑的兩側。

3.如權利要求2所述的基于多孔徑收發的無盲區脈沖相干測風激光雷達系統，其特征在于，所述第一孔徑中設有主鏡，第二孔徑中設有第一副鏡，第三孔徑中設有第二副鏡；

所述主鏡、第一副鏡和第二副鏡具有相同的橫軸線。

4.如權利要求2所述的基于多孔徑收發的無盲區脈沖相干測風激光雷達系統，其特征在于，所述光電信號轉換裝置包括：

三個光電信號轉換模塊，其中，一個光電信號轉換模塊與一個孔徑對應連接；

所述光電信號轉換模塊用于接收本振光信號和一路后向散射回波光信號，并將所述本振光信號和一路后向散射回波光信號進行混頻和相位延遲處理后，輸出一路具有預設相位的中頻電信號。

5.如權利要求4所述的基于多孔徑收發的無盲區脈沖相干測風激光雷達系統，其特征在于，所述第一路后向散射回波光信號經過環形器輸出至光電信號轉換模塊。

6.如權利要求4所述的基于多孔徑收發的無盲區脈沖相干測風激光雷達系統，其特征在于，所述光電信號轉換模塊包括：

光纖相位延遲器單元，用于接收所述本振光信號，并對所述本振光信號的相位進行調制后輸出至平衡探測器單元；

平衡探測器單元，用于接收一路所述后向散射回波光信號和所述光纖相位延遲器單元輸出的本振光信號，將所述后向散射回波光信號和本振光信號進行混頻后轉換為中頻電信號；

相位探測器單元，用于將所述中頻電信號轉換為相位誤差信號；

信號控制器單元，用于將所述相位誤差信號處理為電壓信號，并將所述電壓信號輸出至所述光纖相位延遲器單元；

所述光纖相位延遲器單元在所述電壓信號的作用下，對其所接收的本振光信號進行相位調制，輸出具有預設相位的本振光信號至平衡探測器單元，以使所述平衡探測器單元輸出具有預設相位的中頻電信號。

7.如權利要求3所述的基于多孔徑收發的無盲區脈沖相干測風激光雷達系統，其特征在于，所述光學收發天線還包括：

殼體，所述第一孔徑、第二孔徑和第三孔徑均容納于所述殼體中，所述殼體由不透光材料制成；

光學窗口，設置于所述殼體上，所述激光脈沖信號和所述后向散射回波光信號通過光學窗口進行傳播。