本申请提供一种相干激光测风雷达装置，包括：激光光源模块，信号收发模块和信号接收处理模块，所述激光光源模块用于产生多波长激光探测信号和多波长本振信号，其中所述多波长激光探测信号被传送至所述信号收发模块，所述多波长本振信号被传送至所述信号接收处理模块；所述信号收发模块用于将由所述激光光源模块产生的多波长激光探测信号发射至大气中并接收所述多波长激光探测信号出射到大气中后被大气气溶胶颗粒散射回来的回波信号，其中所述回波信号携带风速信息；以及所述信号接收处理模块用于根据所述多波长本振信号对所述回波信号进行拍频处理以产生多个频移信号，并基于所述多个频移信号获得风速信息。本申请的相干激光测风雷达装置通过发射多波长激光探测信号，能够提高激光雷达中激光信号的输出功率，从而能够提高激光雷达的探测性能。从而能够提高激光雷达的探测性能。从而能够提高激光雷达的探测性能。
【技术实现步骤摘要】
一种相干激光测风雷达装置
[0001]本申请涉及雷达领域，特别是涉及一种相干激光测风雷达装置。
技术介绍
[0002]大气风场探测是气象领域的重要组成部分，风对人类活动有重要影响。在航天航空领域中，气象监测和预报是保障飞行安全的重要因素，准确快速的更新空域风场信息，并将相关数据反映给飞行员，对飞行安全有很大帮助；在风力发电领域中，为了更加高效安全地开发风能，需要实时风场探测数据来控制风力发电设备的运行状态；在军事领域中，风场探测能为地空、空空、空地武器的安全使用和精准打击提供重要的保障，人员和装备伞降以及火炮射击等军事活动的气象保障也需要通过大气风场探测来实现；在气象领域中，通过精准的大气风场信息，可以更加准确的预测未来天气，尤其是对台风气象的预报。
[0003]目前，大气风场探测的探测设备按照工作方式主要分为被动式和主动式两种。传统的被动式测风设备有风速计、风向标和探空仪等，主动式测风设备有微波测风雷达、激光测风雷达等。其中，被动式测风设备都只能测量探测器所在位置的局部风场信息，其获得的信息量较少，如果需要对区域范围风场进行探测，则需要在探测区域按照一定密度安装相关设备，总成本较高。微波测风雷达使用的频段，在大气中只与云雨雪等大尺寸粒子发生作用产生回波信号，在晴空条件下，微波雷达对大气分子及气溶胶产生的回波信号强度很低，形成探测盲区，此时微波测风雷达的探测性能较差。而激光测风雷达通常使用波长更短的红外激光，通过探测大气分子和气溶胶的散射信号来实现风信号的探测，探测性能受天气影响较小，并且具有很高的时间和空间分辨率，因此成为风场测量的重要手段。
[0004]在现有技术中，激光测风雷达至少包括激光源和光纤放大模块，其中，激光源一般为单波长的激光器。在实际使用过程中，当光纤放大模块对单波长的激光信号进行放大时，由于单波长激光信号的窄线宽，容易出现光纤放大模块的非线性效应，进而会限制激光器中单波长激光信号的输出功率，从而大大降低激光雷达的探测性能。此外，现有技术中也有采用多种子源耦合的方案，由于多种子源之间的相位不一致会导致相干性能的恶化，而采用同步锁相技术又比较复杂不容易实现。
技术实现思路
[0005]本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种相干激光测风雷达装置，以提高激光雷达中激光信号的输出功率，从而提高激光雷达的探测性能。
[0006]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0007]本申请提供一种相干激光测风雷达装置，该装置包括：激光光源模块，信号收发模块和信号接收处理模块，
[0008]所述激光光源模块用于产生多波长激光探测信号和多波长本振信号，其中所述多波长激光探测信号被传送至所述信号收发模块，所述多波长本振信号被传送至所述信号接收处理模块；
[0009]所述信号收发模块用于将由所述激光光源模块产生的多波长激光探测信号发射至大气中并接收所述多波长激光探测信号出射到大气中后被大气气溶胶颗粒散射回来的回波信号，其中所述回波信号携带风速信息；以及
[0010]所述信号接收处理模块用于根据所述多波长本振信号对所述回波信号进行拍频处理以产生多个频移信号，并基于所述多个频移信号获得风速信息。
[0011]进一步地，所述激光光源模块包括种子源和分束器，所述种子源用于输出多波长激光信号并传送至所述分束器，所述分束器用于将所接收的多波长激光信号分束为所述多波长激光探测信号和所述多波长本振信号。
[0012]进一步地，所述激光光源模块还包括光纤放大器，用于接收由所述分束器输出的所述多波长激光探测信号并对所述多波长激光探测信号进行放大处理。
[0013]进一步地，所述激光光源模块还包括调制器，所述调制器串接在所述分束器的第一输出端和所述光纤放大器之间，用于在所述分束器输出的所述多波长激光探测信号被传送至所述光纤放大器之前，对所述多波长激光探测信号进行调制处理。
[0014]进一步地，所述相干激光测风雷达装置还包括：环形器，所述环形器包括第一端、第二端和第三端，所述环形器的所述第一端连接所述激光光源模块，所述第二端连接所述信号收发模块，所述第三端连接所述信号接收处理模块；
[0015]其中，所述激光光源模块产生的所述多波长激光探测信号输入到所述环形器的所述第一端后由所述第二端输出至所述信号收发模块，所述信号收发模块接收的所述回波信号输入到所述环形器的所述第二端后由所述第三端输出至所述信号接收处理模块。
[0016]进一步地，所述信号收发模块包括沿所述多波长激光探测信号传播方向依次设置的望远镜系统和光束扫描系统。
[0017]进一步地，所述信号接收处理模块包括依次连接的信号耦合器、平衡探测器、数字采集卡和信号处理器，其中
[0018]所述信号耦合器的第一输入端用于接收所述多波长本振信号，所述信号耦合器的第二输入端用于接收所述回波信号，所述信号耦合器的输出端与所述平衡探测器连接，
[0019]所述平衡探测器用于对经所述信号耦合器耦合后的所述多波长本振信号和所述回波信号进行所述拍频处理以产生所述多个频移信号，并将所述多个频移信号进行累加以输出电信号，
[0020]所述采集卡用于对所述平衡探测器输出的电信号进行采集后输出给所述信号处理器，以及
[0021]所述信号处理器用于对所述采集卡输出的信号进行风速反演以获得所述风速信息。
[0022]进一步地，所述种子源为多纵模激光器。
[0023]进一步地，所述种子源为光学频率梳。
[0024]本专利技术的有益效果是：本申请的相干激光测风雷达装置通过发射多波长激光探测信号，能够提高激光雷达中激光信号的输出功率，从而能够提高激光雷达回波信号的信噪比。此外，由于采用单种子源，避免了多种子源耦合方式引起的相干性恶化，大大提高了激光雷达的探测性能。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0026]图1是根据本申请实施例的相干激光测风雷达装置的结构示意图；
[0027]图2是图1所示的相干激光测风雷达装置中激光光源模块的结构示意图；
[0028]图3示意性地示出了光学频率梳产生的脉冲波形；
[0029]图4是图2所示的相干激光测风雷达装置中激光光源模块的又一结构示意图；
[0030]图5是图4所示的激光光源模块中光纤放大器的结构示意图；
[0031]图6是图2所示的相干激光测风雷达装置中激光光源模块的再一结构示意图；
[0032]图7是图1所示的相干激光测风雷达装置中信号收发模块的结构示意图；
[0033]图8是图1所示的相干激光测风雷达装置中信号接收处理模块的结构示意图；
[0034]图9是根据本申请又一实施例的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种相干激光测风雷达装置，其特征在于，包括：激光光源模块，信号收发模块和信号接收处理模块，所述激光光源模块用于产生多波长激光探测信号和多波长本振信号，其中所述多波长激光探测信号被传送至所述信号收发模块，所述多波长本振信号被传送至所述信号接收处理模块；所述信号收发模块用于将由所述激光光源模块产生的多波长激光探测信号发射至大气中并接收所述多波长激光探测信号出射到大气中后被大气气溶胶颗粒散射回来的回波信号，其中所述回波信号携带风速信息；以及所述信号接收处理模块用于根据所述多波长本振信号对所述回波信号进行拍频处理以产生多个频移信号，并基于所述多个频移信号获得风速信息。2.根据权利要求1所述的相干激光测风雷达装置，其特征在于，所述激光光源模块包括种子源和分束器，所述种子源用于输出多波长激光信号并传送至所述分束器，所述分束器用于将所接收的多波长激光信号分束为所述多波长激光探测信号和所述多波长本振信号。3.根据权利要求2至所述的相干激光测风雷达装置，其特征在于，所述激光光源模块还包括光纤放大器，用于接收由所述分束器输出的所述多波长激光探测信号并对所述多波长激光探测信号进行放大处理。4.根据权利要求3所述的相干激光测风雷达装置，其特征在于，所述激光光源模块还包括调制器，所述调制器串接在所述分束器的第一输出端和所述光纤放大器之间，用于在所述分束器输出的所述多波长激光探测信号被传送至所述光纤放大器之前，对所述多波长激光探测信号进行调制处理。5.根据权利要求1所述的相干激光测风雷达装置，其特征在于，还包括：环形器，所述环...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：宁波飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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