CN106371108B - 一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风方法及雷达系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风方法及雷达系统，所述方法包括：信号光和本振光分别被分成相同的两束信号；本振光的一束信号保持初相位不变，本振光的另一束信号在初相位偏移90度；本振光的两束相位不同的信号分别与信号光的两束相位相同的信号拍频；将拍频得到两束光信号分别转换为电信号；电信号再转换成数字信号；对数字信号做快速傅里叶变换，然后经正交处理后，根据信号的虚部在正半轴的峰值所处位置的频率值和正负，计算得到径向风速的速度值和判断径向风速的风向。故本发明实现了在不提高信号采样率的情况下，提高风速测量范围和雷达信号的信噪比。

Description

一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风方法及雷达系统

技术领域

本发明涉及测风激光雷达技术领域，特别是涉及一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风方法和一种全光纤脉冲相干多普勒测风激光雷达系统。

背景技术

测风激光雷达系统，是利用激光与大气中运动的气溶胶粒子发生碰撞，后向散射信号的多普勒频移效应来测量大气风场。目前大气探测中使用的相干多普勒激光雷达基本都是使用声光移频器，在发射激光基频基础上叠加一个中频信号经放大后发射到大气中，后向散射信号与发射激光基频信号拍频，根据拍频信号的峰值所处位置的频率值和中频信号的频率的差值，进而得到径向风速及其方向。

为了得到径向风的方向，现有技术叠加了中频信号，原因是根据拍频信号的峰值所处位置的频率值和中频信号的频率的差值可以得到径向风速的方向。但是导致在同样的风速测量范围需求下，所需的峰值点采样率增加，进而提高了激光雷达对AD卡采样率和系统数据存储量的要求。如果在同样硬件条件下，尤其是同样的信号采集器的采样速率下，则降低了雷达系统的风速测量范围，同时也降低了雷达信号的信噪比，也就是降低了风速测量的准确度。

发明内容

鉴于上述问题，提出了一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风方法及系统，以解决在同样的信号采集器的采样速率下，雷达系统的风速测量范围降低和雷达信号的信噪比降低的问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风方法，包括：

采用1*2光纤耦合器将窄线宽连续激光分为本振光和种子光；

将所述种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz；

接收经放大的所述脉冲信号在大气中的后向散射信号后产生信号光；

将所述信号光分成第一信号光和第二信号光，将所述本振光分成第一本振光和第二本振光，所述第一信号光和所述第一本振光拍频得到第一混频信号，所述第二本振光在初相位偏移90度后与所述第二信号光拍频得到第二混频信号；

将所述第一混频信号和所述第二混频信号分别转换为第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号转换成第一数字信号和第二数字信号；

对所述第一数字信号和所述第二数字信号做快速傅里叶变换，然后对经过快速傅里叶变换后的所述第一数字信号和所述第二数字信号做正交处理，计算得到径向风速的速度值和判断径向风速的方向。

优选地，所述将所述种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz的步骤包括：

通过在前声光移频器和在后声光移频器将所述种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz，所述在前声光移频器和所述在后声光移频器的移频值大于40MHz，且所述在前声光移频器的移频值大于所述在后声光移频器的移频值。

优选地，所述计算得到径向风速的速度值的步骤包括：

所述正交处理后，根据信号虚部在正半轴的峰值所处位置的频率值计算得到大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移；

根据所述多普勒频移与径向风速的速度值之间的对应关系，得到径向风速的速度值。

优选地，所述判断出径向风速的方向的步骤包括：

所述正交处理后，根据信号的虚部与风向之间的对应关系，判断径向风速的风向。

优选地，在采用1*2光纤耦合器将窄线宽连续激光分为本振光和种子光的步骤之前，还包括：

采用种子激光器产生所述窄线宽连续激光。

根据本发明的另一方面，提供了一种全光纤脉冲相干多普勒测风激光雷达系统，包括：

光纤种子激光器、1*2光纤耦合器、在前声光移频器、反接的在后声光移频器、掺饵光纤放大器、环形器、光学天线顺序依次连接；

所述1*2光纤耦合器和所述环形器分别与90度相位控制器连接；

所述90度相位控制器与第一光电探测器和第二光电探测器连接；

所述第一光电探测器和第二光电探测器分别与信号采集器连接；

所述信号采集器与数据处理器连接；

所述光纤种子激光器，用于产生窄线宽连续激光；

所述1*2光纤耦合器，用于将所述窄线宽连续激光分成本振光和种子光；

所述在前声光移频器和所述反接的在后声光移频器，用于将所述种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz；

所述掺饵光纤放大器，用于放大所述脉冲信号；

所述环形器，用于传输经放大的所述脉冲信号进入光学天线，和传输所述光学天线接收到的信号光进入90度相位控制器；

所述光学天线，用于将经放大的所述脉冲信号发射到大气中，和接收经放大的所述脉冲信号在大气中的后向散射信号后产生所述信号光；

所述90度相位控制器，用于将所述信号光分成第一信号光和第二信号光，将所述本振光分成第一本振光和第二本振光，所述第一信号光和所述第一本振光拍频得到第一混频信号，所述第二本振光在初相位偏移90度后与所述第二信号光拍频得到第二混频信号；

所述第一光电探测器，用于将所述第一混频信号转换成第一电信号；

所述第二光电探测器，用于将所述第二混频信号转换成第二电信号；

所述信号采集器，用于将所述第一电信号和所述第二电信号转换成第一数字信号和第二数字信号；

所述数据处理器，用于对所述第一数字信号和所述第二数字信号做快速傅里叶变换，然后对经过快速傅里叶变换后的所述第一数字信号和所述第二数字信号做正交处理，计算得到径向风速的速度值和判断径向风速的方向。

优选地，所述在前声光移频器和所述在后声光移频器的移频值可以是大于40MHz的任意值，且满足所述在前声光移频器和所述在后声光移频器的移频值的移频差为3MHz到10MHz且在前声光移频器的移频值大于在后声光移频器的移频值。

优选地，所述90度相位控制器包括：

第一分光镜连接第一混频器和90度移相器；

所述90度移相器连接第二混频器；

第二分光镜连接所述第一混频器和所述第二混频器；

所述第一分光镜，用于将所述本振光分成第一本振光和第二本振光；

所述第二分光镜，用于将所述信号光分成第一信号光和第二信号光；

所述90度移相器，用于将第二本振光在初相位偏移90度；

所述第一混频器，用于对所述第一信号光和所述第一本振光拍频，得到第一混频信号；

所述第二混频器，用于对所述第二本振光在初相位偏移90度后与所述第二信号光拍频，得到第二混频信号。

依据本发明实施例，对经过快速傅里叶变换后的第一数字信号和第二数字信号做正交处理后，根据信号的虚部在正半轴的峰值所处位置的频率值，得到大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移，进而得到径向风速的速度值，根据信号的虚部在正半轴的峰值的正负，就可以判断径向风速的风向。而现有技术为了判断径向风速的风向，需要叠加一个中频信号，根据后向散射信号与本振光的拍频信号的峰值和中频信号的频率的差值，判断径向风速的风向。由此可见，峰值点采样率相同时，依据本发明实施例可以提高风速的测量范围。故本发明实施例实现了在不提高激光雷达的AD卡采样率的情况下，提高激光测风雷达的风速测量范围。

依据本发明实施例，在不需要提高风速测量范围时，就可以降低激光雷达的AD卡采样率，同时也降低了系统的数据存储量，从而降低了雷达的成本。

依据本发明实施例，由于对第一信号和第二信号快速傅立叶变换后得到频谱的进行正交处理，可以提高雷达信号的信噪比，从而提高风速测量的准确度。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是根据本发明实施例一的一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风方法的流程图；

图2是根据本发明实施例二的一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风雷达系统的光路原理图；

图3是90度相位控制器的光路原理图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例一中的一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风方法的流程图，具体可以包括：

步骤101，采用1*2光纤耦合器将窄线宽连续激光分为本振光和种子光。

本发明实施例中，1*2光纤耦合器用于将窄线宽连续激光从一条光纤中分至两条光纤中，其中，一条光纤中的光信号称为本振光，另一条光纤中的光信号称为种子光，本振光和种子光都可以表示为：

其中，E_l为光的振幅，f₀为光频率，为光的初相位。

步骤102，将所述种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz。

在本发明实施例中，种子光是连续的，将种子光调制成脉冲信号，并控制脉冲信号频偏3-10MHz。在具体实现中，种子光经两个反接的声光移频器被调制成脉冲信号，并且脉冲信号的通断比大于80dB。为了避开0Hz附近的噪声，脉冲信号频偏3-10MHz。

步骤103，接收经放大的所述脉冲信号在大气中的后向散射信号后产生信号光。

在本发明实施例中，脉冲信号被放大后发射到大气中，与大气中运动的气溶胶粒子发生碰撞，产生多普勒频移，后向散射信号被接收后产生信号光。

具体而言，可以采用掺饵光纤放大器将脉冲信号放大，放大后的脉冲信号通过环形器被光学天线发射到大气中，脉冲信号的后向散射信号被光学天线接收后进入光纤中，将光纤中的光信号称为信号光，信号光可以表示为：

其中，E_s为信号光的振幅，f_m为两个声光移频器产生的中频信号的频率，Δf为大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移，为信号光的初相位。

步骤104，将所述信号光分成第一信号光和第二信号光，将所述本振光分成第一本振光和第二本振光，所述第一信号光和所述第一本振光拍频得到第一混频信号，所述第二本振光在初相位偏移90度后与所述第二信号光拍频得到第二混频信号。

在本发明实施例中，信号光经环形器进入90度相位控制器，本振光也进入90度相位控制器，信号光被50：50的分光镜分成第一信号光和第二信号光，两束信号的初相位都保持不变，可以表示为：

其中，E为信号光分成相同的两份之后的振幅，f_m为两个声光移频器产生的中频信号的频率，Δf为大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移，为信号光的初相位。

本振光被50：50的分光镜分成第一本振光和第二本振光，所述第一本振光保持初相位不变，可以表示为：

其中，E为光的振幅，f₀为光频率，为光的初相位。

所述第二本振光的初相位偏移90度，可以表示为：

其中，E为光的振幅，f₀为光频率，为光的初相位。

第一信号光和第一本振光拍频得到第一混频信号，第一混频信号也可以称为I路拍频光，可以表示为：

其中，I_I为I路拍频光的光强的振幅，f_m为两个声光移频器产生的中频信号的频率，Δf为大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移，为I路拍频光的初相位。

第二本振光在初相位偏移90度后与第二信号光拍频得到第二混频信号，第二混频信号也可以称为Q路拍频光，可以表示为:

其中，I_Q为Q路拍频光的光强的振幅，f_m为两个声光移频器产生的中频信号的频率，Δf为大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移，为Q路拍频光的初相位。

其中拍频是指两个光信号的合波，具体可以采用光学混频器实现。

步骤105，将所述第一混频信号和所述第二混频信号分别转换为第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号转换成第一数字信号和第二数字信号。

在本发明实施例中，第一混频信号和第二混频信号分别进入到光电探测器，光信号进入光电探测器后被转换为第一电信号和第二电信号，所述光电探测器具体可以采用平衡探测器。

第一电信号和第二电信号进入信号采集器，得到第一数字信号和第二数字信号，所述信号采集器具体可以采用AD卡。

步骤106，对所述第一数字信号和所述第二数字信号做快速傅里叶变换，然后对经过快速傅里叶变换后的所述第一数字信号和所述第二数字信号做正交处理，计算得到径向风速的速度值和判断径向风速的方向。

在本发明实施例中，数据处理器对第一数字信号和第二数字信号分别做快速傅里叶变换，第一数字信号的频域表达式为：

第二数字信号的频域表达式为：

对经过快速傅里叶变换后的第一数字信号和第二数字信号做正交处理后，取虚部，表达式为：

其中，Δf为大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移。

根据所述多普勒频移与径向风速的速度值之间的对应关系，得到径向风速的速度值。

根据信号的虚部与风向之间的对应关系得到径向风速的风向。

在本发明实施例中，优选地，所述将所述种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz包括：

通过在前声光移频器和在后声光移频器将所述种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz，所述在前声光移频器和所述在后声光移频器的移频值大于40MHz，且所述在前声光移频器的移频值大于所述在后声光移频器的移频值。

种子光通过在前声光移频器和反接的在后声光移频器后，调制成脉冲信号，具体而言，选取移频值大于40MHz的声光移频器作为在前声光移频器和在后声光移频器，在前声光移频器和在后声光移频器的移频值的差值范围在3-10MHz。

在本发明实施例中，优选地，所述计算得到径向风速的速度值包括：

所述正交处理后，根据信号虚部在正半轴的峰值所处位置的频率值计算得到大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移；

根据多普勒频移与径向风速的速度值之间的对应关系，得到径向风速的速度值。

对经过快速傅里叶变换后的第一数字信号和第二数字信号做正交处理后，取虚部，表达式为：

具体而言，两路数字信号经快速傅里叶变换和正交处理后，可以计算出大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移Δf，根据多普勒频移Δf与径向风速的速度值之间的对应关系:

其中，λ为发射激光的波长，v为径向风速，Δf为大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移。

得到径向风速的速度值。

在本发明实施例中，优选地，所述判断出径向风速的方向包括：

所述正交处理后，根据信号的虚部与风向之间的对应关系，判断径向风速的风向。

具体而言，对经过快速傅里叶变换后的第一数字信号和第二数字信号做正交处理后，取虚部，表达式为：

其中，Δf为大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移。

如果S(Δf)在正半轴的峰值为正值，则判断Δf大于0，径向风速的风向为正，反之，如果S(Δf)在正半轴的峰值为负值，则判断Δf小于0，径向风速的风向为负。

在本发明实施例中，优选地，在步骤101前还包括：采用种子激光器产生所述窄线宽连续激光。具体而言，采用种子激光器产生频率为f₀的窄线宽连续激光，窄线宽连续激光经光纤进入1*2光纤耦合器。

如上所述，依据本发明实施例，对经过快速傅里叶变换后的第一数字信号和第二数字信号做正交处理后，根据信号的虚部在正半轴的峰值所处位置的频率值，得到大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移，进而得到径向风速的速度值，根据信号的虚部在正半轴的峰值的正负，就可以判断径向风速的风向。而现有技术为了判断径向风速的风向，需要叠加一个中频信号，根据后向散射信号与本振光的拍频信号的峰值和中频信号的频率的差值，判断径向风速的风向。由此可见，峰值点采样率相同时，依据本发明实施例可以提高风速的测量范围。故本发明实施例实现了在不提高激光雷达的AD卡采样率的情况下，提高激光测风雷达的风速测量范围。

依据本发明实施例，在不需要提高风速测量范围时，就可以降低激光雷达的AD卡采样率，同时也降低了系统的数据存储量，从而降低了雷达的成本。

依据本发明实施例，由于对第一信号和第二信号快速傅立叶变换后得到频谱的进行正交处理，可以提高雷达信号的信噪比，从而提高风速测量的准确度。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

实施例二

参照图2，示出了本发明实施例二的一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风雷达系统的光路原理图，参照图3，示出了90度相位控制器的光路原理图，具体可以包括：

光纤种子激光器、1*2光纤耦合器、在前声光移频器、反接的在后声光移频器、掺饵光纤放大器、环形器、光学天线顺序依次连接；

1*2光纤耦合器和所述环形器分别与90度相位控制器连接；

90度相位控制器与第一光电探测器和第二光电探测器连接；

第一光电探测器和第二光电探测器分别与信号采集器连接；

信号采集器与数据处理器连接；

光纤种子激光器，用于产生窄线宽连续激光；

1*2光纤耦合器，用于将窄线宽连续激光分成本振光和种子光；

在前声光移频器和反接的在后声光移频器，用于将种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz；

掺饵光纤放大器，用于放大脉冲信号；

环形器，用于传输经放大的脉冲信号进入光学天线，和传输光学天线接收到的信号光进入90度相位控制器；

光学天线，用于将经放大的脉冲信号发射到大气中，和接收经放大的脉冲信号在大气中的后向散射信号后产生信号光；

90度相位控制器，用于将信号光分成第一信号光和第二信号光，将本振光分成第一本振光和第二本振光，第一信号光和第一本振光拍频得到第一混频信号，第二本振光在初相位偏移90度后与第二信号光拍频得到第二混频信号；

第一光电探测器，用于将第一混频信号转换成第一电信号，所述第一光电探测器的响应范围是0-100MHz；

第二光电探测器，用于将第二混频信号转换成第二电信号，所述第二光电探测器的响应范围是0-100MHz；

信号采集器，用于将第一电信号和第二电信号转换成第一数字信号和第二数字信号，所述信号采集器可以采用AD卡，采样带宽为500MHz；

数据处理器，用于对所述第一数字信号和所述第二数字信号做快速傅里叶变换，然后对经过快速傅里叶变换后的所述第一数字信号和所述第二数字信号做正交处理，计算得到径向风速的速度值和判断径向风速的方向。

在发明实施例中，优选地，在前声光移频器和在后声光移频器的移频值可以是大于40MHz的任意值，且满足在前声光移频器和在后声光移频器的移频值的移频差为3MHz到10MHz且在前声光移频器的移频值大于在后声光移频器的移频值。

在本发明实施例中，优选地，所述90度相位控制器包括：

第一分光镜连接第一混频器和90度移相器；

90度移相器连接第二混频器；

第二分光镜连接第一混频器和第二混频器；

第一分光镜，用于将本振光分成第一本振光和第二本振光；

第二分光镜，用于将信号光分成第一信号光和第二信号光；

90度移相器，用于将第二本振光在初相位偏移90度；

第一混频器，用于对第一信号光和第一本振光拍频，得到第一混频信号；

第二混频器，用于对第二本振光在初相位偏移90度后与第二信号光拍频，得到第二混频信号。

如上所述，依据本发明实施例，对经过快速傅里叶变换后的第一数字信号和第二数字信号做正交处理后，根据信号的虚部在正半轴的峰值所处位置的频率值，得到大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移，进而得到径向风速的速度值，根据信号的虚部在正半轴的峰值的正负，就可以判断径向风速的风向。而现有技术为了判断径向风速的风向，需要叠加一个中频信号，根据后向散射信号与本振光的拍频信号的峰值和中频信号的频率的差值，判断径向风速的风向。由此可见，峰值点采样率相同时，依据本发明实施例可以提高风速的测量范围。故本发明实施例实现了在不提高激光雷达的AD卡采样率的情况下，提高激光测风雷达的风速测量范围。

依据本发明实施例，在不需要提高风速测量范围时，就可以降低激光雷达的AD卡采样率，同时也降低了系统的数据存储量，从而降低了雷达的成本。

依据本发明实施例，由于对第一信号和第二信号快速傅立叶变换后得到频谱的进行正交处理，可以提高雷达信号的信噪比，从而提高风速测量的准确度。

对于上述全光纤脉冲相干多普勒激光测风雷达系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种全光纤脉冲相干多普勒激光测风方法，其特征在于，包括：

采用1*2光纤耦合器将窄线宽连续激光分为本振光和种子光；

将所述种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz；包括：通过在前声光移频器和反接的在后声光移频器将所述种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz，所述在前声光移频器和所述在后声光移频器的移频值大于40MHz，且所述在前声光移频器的移频值大于所述在后声光移频器的移频值；

接收经放大的所述脉冲信号在大气中的后向散射信号后产生信号光；

将所述信号光分成第一信号光和第二信号光，将所述本振光分成第一本振光和第二本振光，所述第一信号光和所述第一本振光拍频得到第一混频信号，所述第二本振光在初相位偏移90度后与所述第二信号光拍频得到第二混频信号；

将所述第一混频信号和所述第二混频信号分别转换为第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号转换成第一数字信号和第二数字信号；

对所述第一数字信号和所述第二数字信号做快速傅里叶变换，然后对经过快速傅里叶变换后的所述第一数字信号和所述第二数字信号做正交处理，计算得到径向风速的速度值和判断径向风速的方向；

其中，所述计算得到径向风速的速度值包括：

所述正交处理后，根据信号虚部在正半轴的峰值所处位置的频率值计算得到大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移；

根据所述多普勒频移与径向风速的速度值之间的对应关系，得到径向风速的速度值；

其中，在对经过快速傅里叶变换后的第一数字信号和第二数字信号做正交处理后，取虚部，表达式为：

所述根据所述多普勒频移与径向风速的速度值之间的对应关系，得到径向风速的速度值包括：

根据多普勒频移△f与径向风速的速度值之间的对应关系:得到径向风速的速度值v；其中，λ为发射激光的波长，v为径向风速，△f为大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断出径向风速的方向包括：

所述正交处理后，根据信号的虚部与风向之间的对应关系，判断径向风速的风向。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

采用种子激光器产生所述窄线宽连续激光。

4.一种全光纤脉冲相干多普勒测风激光雷达系统，其特征在于，包括：

光纤种子激光器、1*2光纤耦合器、在前声光移频器、反接的在后声光移频器、掺饵光纤放大器、环形器、光学天线顺序依次连接；

所述1*2光纤耦合器和所述环形器分别与90度相位控制器连接；

所述90度相位控制器与第一光电探测器和第二光电探测器连接；

所述第一光电探测器和第二光电探测器分别与信号采集器连接；

所述信号采集器与数据处理器连接；

所述光纤种子激光器，用于产生窄线宽连续激光；

所述1*2光纤耦合器，用于将所述窄线宽连续激光分成本振光和种子光；

所述在前声光移频器和所述反接的在后声光移频器，用于将所述种子光调制成脉冲信号，并控制频偏3-10MHz；其中，所述在前声光移频器和所述反接的在后声光移频器的移频值大于40MHz，且满足所述在前声光移频器和所述反接的在后声光移频器的移频值的移频差为3MHz到10MHz且在前声光移频器的移频值大于所述反接的在后声光移频器的移频值；

所述掺饵光纤放大器，用于放大所述脉冲信号；

所述环形器，用于传输经放大的所述脉冲信号进入光学天线，和传输所述光学天线接收到的信号光进入90度相位控制器；

所述光学天线，用于将经放大的所述脉冲信号发射到大气中，和接收经放大的所述脉冲信号在大气中的后向散射信号后产生所述信号光；

所述90度相位控制器，用于将所述信号光分成第一信号光和第二信号光，将所述本振光分成第一本振光和第二本振光，所述第一信号光和所述第一本振光拍频得到第一混频信号，所述第二本振光在初相位偏移90度后与所述第二信号光拍频得到第二混频信号；

所述第一光电探测器，用于将所述第一混频信号转换成第一电信号；

所述第二光电探测器，用于将所述第二混频信号转换成第二电信号；

所述信号采集器，用于将所述第一电信号和所述第二电信号转换成第一数字信号和第二数字信号；

所述数据处理器，用于对所述第一数字信号和所述第二数字信号做快速傅里叶变换，然后对经过快速傅里叶变换后的所述第一数字信号和所述第二数字信号做正交处理，计算得到径向风速的速度值和判断径向风速的方向；

所述计算得到径向风速的速度值包括：

所述正交处理后，根据信号虚部在正半轴的峰值所处位置的频率值计算得到大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移；

根据所述多普勒频移与径向风速的速度值之间的对应关系，得到径向风速的速度值；

其中，在对经过快速傅里叶变换后的第一数字信号和第二数字信号做正交处理后，取虚部，表达式为：

所述根据所述多普勒频移与径向风速的速度值之间的对应关系，得到径向风速的速度值包括：

根据多普勒频移△f与径向风速的速度值之间的对应关系:得到径向风速的速度值v；其中，λ为发射激光的波长，v为径向风速，△f为大气风场在雷达径向方向上的速度分量引起的多普勒频移。

5.根据权利要求4所述的雷达系统，其特征在于，所述90度相位控制器包括：

第一分光镜连接第一混频器和90度移相器；

所述90度移相器连接第二混频器；

第二分光镜连接所述第一混频器和所述第二混频器；

所述第一分光镜，用于将所述本振光分成第一本振光和第二本振光；

所述第二分光镜，用于将所述信号光分成第一信号光和第二信号光

所述90度移相器，用于将第二本振光在初相位偏移90度；

所述第一混频器，用于对所述第一信号光和所述第一本振光拍频，得到第一混频信号；

所述第二混频器，用于对所述第二本振光在初相位偏移90度后与所述第二信号光拍频，得到第二混频信号。