本發(fā)明涉及測風(fēng)雷達(dá)測量領(lǐng)域，具體涉及一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法、裝置及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、脈沖激光測風(fēng)雷達(dá)具有高時間分辨率和高空間分辨率的顯著特點，因此在天氣預(yù)報研究、風(fēng)能評估等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于激光測風(fēng)雷達(dá)測風(fēng)的原理采用的是通過檢測雷達(dá)回光頻率的多普勒頻移，對于一個脈沖激光測風(fēng)雷達(dá)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將大氣回波信號進(jìn)行采集，脈沖的重復(fù)頻率為n,即脈沖激光雷達(dá)在1秒內(nèi)產(chǎn)生的脈沖個數(shù)為n個，由于大氣氣溶膠的密度存在波動，不同脈沖的回波信號存在抖動，因此每一次功率譜獲得譜分布具有抖動性，為了減少功率譜的抖動，增強弱信號的探測能力，需要對多個脈沖信號進(jìn)行累加。

2、增加脈沖的累加次數(shù)能夠提高雷達(dá)信噪比，但是當(dāng)累加次數(shù)增加很多之后，信噪比會趨近一個定值，因此當(dāng)雷達(dá)的脈沖次數(shù)累加達(dá)到一個門限之后，再繼續(xù)增加雷達(dá)的脈沖數(shù)，雷達(dá)的測風(fēng)的精度是不會受其影響的，目前主流的激光測風(fēng)雷達(dá)均采用固定的脈沖累加次數(shù)，這會浪費激光雷達(dá)在空間方位角上的探測頻次。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有激光測風(fēng)雷達(dá)采用固定的脈沖累加次數(shù)，浪費激光雷達(dá)在空間方位角上的探測頻次，針對此不足，提出了一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法、裝置及存儲介質(zhì)。

2、為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法，包括以下步驟：

4、s1、采集大氣回波信號，回波信號包括脈沖累加次數(shù)n；初始的脈沖次數(shù)為n0，第i個脈沖具有m個數(shù)據(jù)點，形成脈沖數(shù)據(jù)集mi＝{a1…am}，脈沖數(shù)據(jù)集mi包括測風(fēng)信號段si和底噪段數(shù)據(jù)集noisei，測風(fēng)信號段si＝{aj…ak+j}，j∈(1,m)，k為測風(fēng)與盲區(qū)的所選的信號段的點數(shù)，noisei＝{am-k…am}，

5、s2、基于傅里葉變化，對測風(fēng)信號段si和底噪段進(jìn)行頻譜計算，形成測風(fēng)段頻譜信號specori和底噪段頻譜信號specnoise；

6、s3、基于測風(fēng)段頻譜信號和底噪段頻譜信號，計算雷達(dá)的信噪比cnr；

7、s4、基于信噪比自適應(yīng)調(diào)節(jié)脈沖累加次數(shù)n。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述s2包括以下步驟：

9、s21、根據(jù)

10、

11、其中，wnnk為基底函數(shù)，n確定了信號在時域中的樣本點數(shù)，n∈m，n是時域索引，k是頻域索引，j為虛數(shù)單位，si(n)是測風(fēng)信號段，計算測風(fēng)信號段頻譜信號specori；

12、s22、根據(jù)

13、

14、計算底噪段頻譜信號specnoise。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述s3包括以下步驟：

16、s31、根據(jù)

17、spect＝specori-specnoise，計算得到去噪后的去噪后的頻譜信號spect；

18、s32、通過一階差分求解得到測風(fēng)信號段的峰值點的幅度specori(t)，底噪段的峰值點的幅度specnoise(t)；

19、s33、根據(jù)計算得到信噪比cnr。

20、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述s4包括以下步驟：

21、s41、當(dāng)cnr<cnrset，則增加雷達(dá)的脈沖累加次數(shù)δn，n＝δn+n0；

22、s42、當(dāng)cnr>cnrset，則減少雷達(dá)的脈沖累加次數(shù)δn，n＝n0-δn；

23、s43、根據(jù)

24、δn(z)＝kp[e(z)-e(z-1)]+kie(z)+kd[e(z)-2e(z-1)+e(z-2)]，

25、e(k)＝cnrz-cnrset，

26、其中，kp、ki、kd分別為比例、積分、微分系數(shù)；e(k)為k時刻信噪比與設(shè)定信噪比之間的偏差，cnrz為第z時刻的測量的信噪比，cnrset為設(shè)定信噪比；計算得到第k時刻脈沖累加次數(shù)的增量δn(z)；

27、s44、當(dāng)雷達(dá)的脈沖累加次數(shù)δn(z)+n0>脈沖累加次數(shù)上限nlimt時，

28、δn(k)+n0＝nlimt；

29、s45、當(dāng)雷達(dá)的脈沖累加次數(shù)δn(z)+n0<脈沖累加次數(shù)下限nastrict時，

30、δn(z)+n0＝nastrict。

31、本發(fā)明提出的一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法、裝置及存儲介質(zhì)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

32、1、本發(fā)明通過雷達(dá)的信噪比實時反饋調(diào)節(jié)雷達(dá)的脈沖累加次數(shù)，從而使得信噪比維持在正常的數(shù)值，并且在減少脈沖累加次數(shù)時，提高雷達(dá)方位角的切換頻率，從而提高了測風(fēng)雷達(dá)在時空上的采樣率；

33、2、本發(fā)明根據(jù)外部環(huán)境自適應(yīng)調(diào)整雷達(dá)的脈沖累加次數(shù)，能夠保持準(zhǔn)確的測風(fēng)結(jié)果又能提高雷達(dá)的風(fēng)速數(shù)據(jù)采樣頻率，提高雷達(dá)的時空分辨率。

技術(shù)特征：

1.一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法，其特征在于，所述s2包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法，其特征在于，所述s3包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法，其特征在于，所述s4包括以下步驟：

5.一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的裝置，其特征在于，所述裝置包括一個或多個處理器和存儲器，所述存儲器用于存儲一個或多個程序；當(dāng)所述一個或多個程序被所述處理器執(zhí)行時，使得所述處理器能夠?qū)崿F(xiàn)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法。

6.一種計算機存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機存儲介質(zhì)中存儲有至少一條程序指令，至少一條程序指令用于被處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)激光雷達(dá)累加次數(shù)的方法，包括以下步驟：S1、采集大氣回波信號，回波信號包括脈沖累加次數(shù)N；初始的脈沖次數(shù)為N<subgt;0</subgt;，第i個脈沖具有m個數(shù)據(jù)點，形成脈沖數(shù)據(jù)集M<subgt;i</subgt;，脈沖數(shù)據(jù)集M<subgt;i</subgt;包括測風(fēng)信號段S<subgt;i</subgt;和底噪段數(shù)據(jù)集Noise<subgt;i</subgt;，測風(fēng)信號段S<subgt;i</subgt;，k為測風(fēng)與盲區(qū)的所選的信號段的點數(shù)，S2、基于傅里葉變化，對測風(fēng)信號段S<subgt;i</subgt;和底噪段進(jìn)行頻譜計算，形成測風(fēng)段頻譜信號和底噪段頻譜信號；相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過雷達(dá)的信噪比實時反饋調(diào)節(jié)雷達(dá)的脈沖累加次數(shù)，從而使得信噪比維持在正常的數(shù)值，并且在減少脈沖累加次數(shù)時，提高雷達(dá)方位角的切換頻率，從而提高了測風(fēng)雷達(dá)在時空上的采樣率。

技術(shù)研發(fā)人員：王佐鵬,蔣丹丹,張道成,黃紅亮,盧立武,姚笑笑,王振東,吳鏘
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京牧鐳激光科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15