[发明专利]连续波钠测温测风激光雷达距离分辨实现方法

权利要求书

1.一种连续波钠测温测风激光雷达距离分辨实现方法，其特征在于，包括：

利用电光调制器改变连续激光光强，实现连续激光光源发射的连续激光伪随机M序列编码，再通过采集和处理计算机对连续接收信号编码并用伪随机M序列反码解码，实现连续波钠测温测风雷达的距离分辨；

其中，所述连续波钠测温测风激光雷达包括：数字延迟发生器、编码发生器、高频电源、电光调制器、连续激光光源、激光发射装置、激光接收装置、光电转换装置、光子计数器和采集卡、以及采集和处理计算机；其中：

利用数字延迟发生器，根据采集和处理计算机的控制，使用内部触发功能输出触发信号，经过一定延迟后通过不同的通道传输到编码发生器以及光子计数器和采集卡中；所述编码发生器接收触发信号后，根据可编程芯片内预先设定的伪随机M序列01编码和周期时间产生一定次数周期重复循环的伪随机M序列TTL电压信号，用于高频电源的触发；高频电源根据TTL电压信号控制电光调制器中的晶体所加的电压，对连续激光光源的出射激光进行伪随机M序列的编码，得到光强调制的连续激光；光强调制的连续激光经过激光发射装置发射到大气及探测目标中；

大气及探测目标的近地面米散射、瑞利散射和高空探测目标钠荧光的回波信号被激光接收装置接收后导入光电转换装置；由光电转换装置将接收的光信号转换成光子计数器和采集卡能够识别的电压信号；由光子计数器和采集卡，计数每个距离门时间内电压脉冲信号累计计数，当接收到触发信号后开始连续采集，直到预先设定的多个编码周期时长后结束，结束后将记录的光子脉冲传输到采集和处理计算机中；由采集和处理计算机，将与伪随机M序列顺序对应的钠测温测风雷达钠荧光回波信号及伪随机M序列反码一一对应，利用反演公式进行计算，最终得到对应各个高度的回波信号信息，从而实现了信号的距离分辨。

2.根据权利要求1所述的一种连续波钠测温测风激光雷达距离分辨实现方法，其特征在于，伪随机M序列满足如下公式：

其中，N为伪随机M序列的编码总长度；k为序列错位相乘时相隔的长度，取值范围为0～N-1；a、a′分别为伪随机M序列、伪随机M序列反码，其下标表示编码序号。

3.根据权利要求1所述的一种连续波钠测温测风激光雷达距离分辨实现方法，其特征在于，

将预设的伪随机M序列的01编码的阶梯式电压信号记录到可编程芯片中，制作成编码发生器；当编码发生器接收到来自数字延迟发生器的触发信号后，产生多个重复01编码的阶梯状TTL电压信号传输到高频电源。

4.根据权利要求3所述的一种连续波钠测温测风激光雷达距离分辨实现方法，其特征在于，

调制时利用电光调制器的开关门，当伪随机编码为1时，电光门打卡，连续激光光源的激光功率为正常工作时的功率；当伪随机编码为0时，电光门关闭，激光功率接近为零。

5.根据权利要求1所述的一种连续波钠测温测风激光雷达距离分辨实现方法，其特征在于，距离分辨的反演公式如下：

其中，下标n取值范围为0～N-1，N为伪随机M序列的编码总长度；S_i为第i个编码时间内接收的回波信号；R_n为距离分辨的反演结果；N为伪随机M序列的编码总长度；a、a′分别为伪随机M序列、伪随机M序列反码，其下标表示编码序号；T为编码总周期的时长，P为连续激光光源的发射功率，G_j为在高度为h_j＝j·c·T/2N处对于功率为P的发射激光的回波信号，c为光速，BG为背景噪声，当且仅当j＝n时，有a_i-j·a′_i-n＝(N-1)/2。