风场测量方法及装置

专利2025-11-05  3


本公开涉及风场测量,更具体地涉及一种风场测量方法及装置。


背景技术:

1、现有技术通常使用激光雷达对风场的速度和距离进行测试,风场的速度分辨率和距离分辨率均与激光信号的脉冲宽度有关。但是,用于探测风场的速度分辨率和距离分辨率的激光信号的脉冲宽度相矛盾,激光信号的脉冲宽度越窄,风场的距离分辨率越高,激光信号的脉冲宽度越宽,风场的速度分辨率越高。因此,利用现有的激光测风雷达难以对待测风场同时检测风场的速度分辨率和距离分辨率。

2、在实现上述发明构思的过程中,发明人发现:相关技术中由于风场的速度分辨率和距离分辨率需要不同的激光信号的脉冲宽度进行测量,导致激光测风雷达难以使用一种激光信号对待测风场同时检测速度分辨率和距离分辨率,测试效率低的技术问题。


技术实现思路

1、鉴于上述问题,本公开提供了风场测量方法及装置。

2、根据本公开的第一个方面,提供了一种风场测量方法,包括:向待测风场发送长脉冲单频信号;根据与长脉冲单频信号对应的单频回波信号中的速度频点,得到与速度频点对应的目标速度分辨率;根据与速度频点对应的目标速度分辨率和长脉冲调制信号构建匹配滤波器,其中,长脉冲调制信号是通过对长脉冲单频信号进行调制后得到的信号;向待测风场发送长脉冲调制信号;利用匹配滤波器对与长脉冲调制信号对应的调制回波信号进行脉冲压缩,得到与速度频点对应的目标距离分辨率。

3、根据本公开的实施例,其中,根据与长脉冲单频信号对应的单频回波信号中的速度频点,得到与速度频点对应的目标速度分辨率,包括:根据第一预设脉冲宽度,对与长脉冲单频信号对应的单频回波信号进行划分,得到多个单频回波子脉冲,其中,单频回波子脉冲与速度频点对应;对多个单频回波子脉冲进行傅里叶变换处理,得到多个变换回波子脉冲;对多个变换回波子脉冲进行非相干累积,得到第一速度分辨率;将第一速度分辨率与第一预定阈值进行比较,得到与速度频点对应的目标速度分辨率。

4、根据本公开的实施例,其中,将第一速度分辨率与第一预定阈值进行比较,得到与速度频点对应的目标速度分辨率,包括:将第一速度分辨率与第一预定阈值进行比较;在第一速度分辨率大于或等于第一预定阈值的情况下,确认第一速度分辨率为目标速度分辨率。

5、根据本公开的实施例,其中,利用匹配滤波器对与长脉冲调制信号对应的调制回波信号进行脉冲压缩,得到与速度频点对应的目标距离分辨率,包括:根据第二预设脉冲宽度,对与长脉冲调制信号对应的调制回波信号进行划分,得到多个调制回波子脉冲;利用匹配滤波器对多个调制回波子脉冲进行脉冲压缩,得到多个压缩回波子脉冲;对多个压缩回波子脉冲进行非相干累积,得到第一距离分辨率;将第一距离分辨率与第二预定阈值进行比较,得到与速度频点对应的目标距离分辨率。

6、根据本公开的实施例,其中,利用匹配滤波器对多个调制回波子脉冲进行脉冲压缩,得到多个压缩回波子脉冲,包括:获取与多个调制回波子脉冲对应的复数信息;利用匹配滤波器对与多个调制回波子脉冲对应的复数信息进行脉冲压缩,得到多个压缩回波子脉冲。

7、根据本公开的实施例,其中,获取与多个调制回波子脉冲对应的复数信息,包括:利用光学正交解调器或希尔伯特变换对多个调制回波子脉冲进行处理,得到与多个调制回波子脉冲对应的复数信息。

8、根据本公开的实施例,其中,将每一个第一距离分辨率与第二预定阈值进行比较,得到与速度频点对应的目标距离分辨率,包括:将第一距离分辨率与第二预定阈值进行比较;在第一距离分辨率大于或等于第二预定阈值的情况下,确认第一距离分辨率为目标距离分辨率。

9、根据本公开的实施例,其中,长脉冲调制信号包括:相位编码信号、线性调频信号和非线性调频信号中的任一种。

10、本公开的第二方面提供了一种风场测量装置,包括:第一发送模块,用于向待测风场发射长脉冲单频信号;第一得到模块,用于根据与长脉冲单频信号对应的单频回波信号中的速度频点,得到与速度频点对应的目标速度分辨率;构建模块,用于根据与速度频点对应的目标速度分辨率和长脉冲调制信号构建匹配滤波器,其中,长脉冲调制信号是通过对长脉冲单频信号进行调制后得到的信号;第二发送模块,用于向待测风场发射长脉冲调制信号;第二得到模块,用于利用匹配滤波器对与长脉冲调制信号对应的调制回波信号进行脉冲压缩,得到与速度频点对应的目标距离分辨率。

11、本公开的第三方面提供了一种电子设备,包括:一个或多个处理器;存储器,用于存储一个或多个程序,其中,当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时,使得一个或多个处理器执行上述方法。

12、本公开的第四方面还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有可执行指令,该指令被处理器执行时使处理器执行上述方法。

13、本公开的第五方面还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述方法。

14、根据本公开的风场测量方法及装置,由于单频激光器向待测风场发送长脉冲单频信号,待测风场在接触到长脉冲单频信号后,产生单频回波信号并将单频回波信号反射给风场测量系统,风场测量系统中的处理器根据单频回波信号中的多个速度频点,确定与每一个速度频点对应的目标速度分辨率,风场测量系统对单频激光器发出的长脉冲单频信号进行调制,得到长脉冲调制信号,利用长脉冲调制信号和与每一个速度频点对应的目标速度分辨率构建匹配滤波器,再向待测风场发送长脉冲调制信号,待测风场在接触到长脉冲调制信号后,产生调制回波信号并将调制回波信号反射给风场测量系统,风场测量系统中的处理器利用匹配滤波器对长脉冲调制信号进行脉冲压缩,得到了与每一个速度频点对应的目标距离分辨率,实现了同时对待测风场的速度分辨率和距离分辨率进行检测,提高了检测效率。

15、根据本公开的实施例,由于通过宽脉冲宽度的长脉冲单频信号对待测风场进行检测,并根据单频回波信号中的多个速度频点得到多个目标速度分辨率,实现了对待测风场的速度分辨率更加精细的检测,提高了能够检测得到的待测风场的测速分辨率,得到了待测风场的高速度分辨率。

16、根据本公开的实施例,由于对长脉冲单频信号进行调制,得到了窄脉冲宽度的长脉冲调制信号,实现了通过一个单频激光器可以得到两种脉冲宽度的信号,根据长脉冲调制信号和与多个速度频点对应的多个目标速度分辨率构建匹配滤波器,又通过宽脉冲宽度的长脉冲单频信号对待测风场进行检测,利用构建得到的匹配滤波器对调制回波信号进行脉冲压缩,得到与每一个速度频点对应的目标距离分辨率,实现了通过脉冲压缩的方式对待测风场的距离分辨率更加精细的检测,以得到了待测风场的高距离分辨率,并且,由于匹配滤波器是根据与每一个速度频点对应的目标速度分辨率构建而成的,实现了通过目标速度分辨率来计算得到目标距离分辨率,提高了目标距离分辨率的准确性。



技术特征:

1.一种风场测量方法,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述根据与所述长脉冲单频信号对应的单频回波信号中的速度频点,得到与所述速度频点对应的目标速度分辨率,包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述将所述第一速度分辨率与第一预定阈值进行比较,得到与所述速度频点对应的所述目标速度分辨率,包括:

4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述利用所述匹配滤波器对与所述长脉冲调制信号对应的调制回波信号进行脉冲压缩,得到与所述速度频点对应的目标距离分辨率,包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述利用所述匹配滤波器对所述多个调制回波子脉冲进行脉冲压缩,得到多个压缩回波子脉冲,包括:

6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述获取与所述多个调制回波子脉冲对应的复数信息,包括:

7.根据权利要求4所述的方法,其中,所述将每一个所述第一距离分辨率与第二预定阈值进行比较,得到与所述速度频点对应的所述目标距离分辨率,包括:

8.根据权利要求1所述的方法,其中,所述长脉冲调制信号包括:相位编码信号、线性调频信号和非线性调频信号中的任一种。

9.一种风场测量装置,包括:

10.一种电子设备,包括:


技术总结
本发明提供了一种风场测量方法及装置,可以应用于风场测量技术领域。该风场测量方法包括:向待测风场发送长脉冲单频信号;根据与长脉冲单频信号对应的单频回波信号中的速度频点,得到与速度频点对应的目标速度分辨率;根据与速度频点对应的目标速度分辨率和长脉冲调制信号构建匹配滤波器,其中,长脉冲调制信号是通过对长脉冲单频信号进行调制后得到的信号;向待测风场发送长脉冲调制信号;利用匹配滤波器对与长脉冲调制信号对应的调制回波信号进行脉冲压缩,得到与速度频点对应的目标距离分辨率。

技术研发人员:王然,林苗,默迪,王佩斯,甘男,杨学博,宋子奇
受保护的技术使用者:中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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