基于对多普勒风力激光雷达的信号相位估计的脉冲积累方法
Naiyuan Liang1, Xiaonan Yu1,2, Peng Lin1,2
1College of Opto-Electronic Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|April 13, 2024
概括
这项研究引入了一种新的脉冲积累方法,使用交叉相关性来增强连贯多普勒风雷达 (CDWL) 中的信号噪声比 (SNR). 该技术通过增加信号相关性,显著改善风速测量,优于传统方法.
科学领域:
- 大气科学 大气科学
- 光学遥感器 遥感器 遥感器
- 信号处理 信号处理
背景情况:
- 一致多普勒风力雷达 (CDWL) 对于测量风速至关重要.
- 大气流会降低CDWL回声信号质量,降低信号噪声比 (SNR).
- 现有的脉冲积累方法很难有效地减轻噪声和增强SNR.
研究的目的:
- 提出和评估一种新的脉冲积累方法,以改善CDWL SNR.
- 为了提高激光雷达信号之间的相关性,以获得更大的SNR收益.
- 为了验证该方法在模拟和现实世界的大气和电机转盘测量中的有效性.
主要方法:
- 开发了一种基于交叉相关函数的脉冲积累方法,用于信号相位估计.
- 进行了模拟,以评估该方法的性能和对噪声的稳定性.
- 实施了CDWL系统用于室内电机转盘和室外大气风场测量.
主要成果:
- 拟议的方法实现了显著的SNR增益为28.18dB (500个积累) 和32.03dB (1500个积累).
- 与不连贯的积累相比,发动机转盘速度误差平均减少了9.18%.
- 在大气测量中,测量和商业激光雷达风速之间的线性适合斜率从1.146提高到1.093.
结论:
- 基于交叉相关的脉冲积累方法有效地提高了CDWL SNR和测量精度.
- 这种技术为风速测量提供了比不连贯积累的实质性改进.
- 该方法在各种环境中证明了其稳定性和适用性,从受控设置到大气场.
