CN107390231A - 基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统和方法 - Google Patents

基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107390231A
CN107390231A CN201710236558.3A CN201710236558A CN107390231A CN 107390231 A CN107390231 A CN 107390231A CN 201710236558 A CN201710236558 A CN 201710236558A CN 107390231 A CN107390231 A CN 107390231A
Authority
CN
China
Prior art keywords
detector
light source
emitter
correlation method
radar system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201710236558.3A
Other languages
English (en)
Inventor
赵光宇
何赛灵
高飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Youhan Information Science And Technology Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Youhan Information Science And Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Youhan Information Science And Technology Co Ltd filed Critical Suzhou Youhan Information Science And Technology Co Ltd
Priority to CN201710236558.3A priority Critical patent/CN107390231A/zh
Publication of CN107390231A publication Critical patent/CN107390231A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/18—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P5/22—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明提出的一种基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统，包括第一光源，第二光源，第一发射装置，第二发射装置，接收装置，分光镜，第一探测器，第二探测器；第一光源和第二光源分别通过第一发射装置和第二发射装置发射出激光束，激光束通过大气气溶胶的后向散射光信号被接收装置接收后，通过分光镜分束，分别成像在第一探测器和第二探测器；第一探测器与接收装置成大约45°角，第二探测器与接收装置成大约135°角。本发明基于沙姆定律的相关法测风激光雷达系统结构更加紧凑，价格低廉，可以实现二维风场甚至三维风场的测量。

Description

基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统和方法
技术领域
本发明涉及雷达测风速的研究领域，特别涉及一种基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统。
背景技术
所谓沙姆定律就是当被摄体平面、影像平面、镜头平面这三个面的延长面相交于一直线时，即可得到全面清晰的影像。利用沙姆定律拍摄，从近处的小草沙砾，到最远处的山石灌木都能确保纤毫毕现，这对于普通的照相机和镜头而言，即使是最小光圈也无法做到。而对于古老而灵活的大画幅相机而言，只要三个平面汇聚在一起，即使是最大光圈，也依然可以获得极大的清晰范围。
沙姆定律是高端摄影中非常重要的一个定律，通过对该定律的理解，我们可以在大光圈的情况下获得极大的景深。
发明内容
1、本发明的目的。
本发明基于现有的脉冲式测风激光雷达系统对于发射光源光谱宽度的严格要求、体积庞大、造价昂贵等问题，而提出的一种基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统。
2、本发明所采用的技术方案。
本发明提出的一种基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统，包括第一光源，第二光源，第一发射装置，第二发射装置，接收装置，分光镜，第一探测器，第二探测器；第一光源和第二光源分别通过第一发射装置和第二发射装置发射出激光束，激光束通过大气气溶胶的后向散射光信号被接收装置接收后，通过分光镜分束，分别成像在第一探测器和第二探测器；第一探测器与接收装置成大约45°角，第二探测器与接收装置成大约135°角。
更进一步具体实施方式中，还包括处理器第一光源和第二光源分别相连。
更进一步具体实施方式中，还包括支架、运动机构。
更进一步具体实施方式中，第一发射装置、第二发射装置与接收装置的距离为810mm。
更进一步具体实施方式中，所述的分光镜为半透半反镜。
更进一步具体实施方式中，所述的接收装置为反射式牛顿望远镜。
更进一步具体实施方式中，使用所述的装置，基于沙姆定律进行定位，目标距离与第一探测器和第二探测器上的像素点一一对应；
处理器处理图像信息和调制光源通断；
通过距离变化量与时间变化量的比值得到沿光束方向的风速，光束间形成平面的风速需通过相关法识别出特定气溶胶的移动从而通过距离和相隔时间得出风速，即风速的计算公式为v=Δr/Δt，其中Δr为距离变化量，Δt为时间变化量。
3、本发明的有益效果。
（1）本发明基于沙姆定律的激光雷达属于连续光激光雷达，测距方式基于像素位置与距离的对应关系而不是飞行时间法，因此系统不再受限于脉冲激光器的体积及成本。
（2）本发明基于相关法的测风雷达不同于基于多普勒频移的测风雷达，后者对发射光源的光谱宽度有较高的要求，并且还需要在接收系统中设计一个处理多普勒频移量的设备，而相关法测风速激光雷达只是基于回波信号的强度来反演风速，对光源没有苛刻的要求，可以使用廉价的高功率激光二极管作为光源。因此基于沙姆定律的相关法测风激光雷达系统结构更加紧凑，价格低廉，可以实现二维风场甚至三维风场的测量。
附图说明
图1 基于沙姆定律的相关法测风激光雷达系统结构示意图。
图2 基于沙姆定律的相关法测风激光雷达系统结构侧视图。
第一光源1，第二光源2，第一发射装置3，第二发射装置4，接收装置5，分光镜6，第一探测器7，第二探测器8，处理器9，支架10，运动机构11。
具体实施方式
实施例1
图1是本发明专利的测风激光雷达系统的结构示意图，图1是俯视图，图2是侧视图。第一光源1和第二光源2为激光器（808nm，3W LD）分别通过第一发射装置3，第二发射装置4即发射望远镜（150/600mm）扩束发射出激光束，激光束通过大气气溶胶的后向散射被接收装置5即反射式牛顿望远镜（200/800mm）接收。第一发射装置3和第二发射装置与反射式牛顿望远镜的距离为810mm。光信号通过分光镜6即半透半反镜分束，分别成像在第一探测器7和第二探测器8即两个面阵CCD上，面阵CCD和接收望远镜成大约45°角。
本发明所采用的测风速的方法：定位原理基于沙姆定律，目标距离与CCD上的像素点一一对应。接收CCD通过固定的FPS（30.46）得到的图像数据经由处理器9处理，计算机还可控制调制激光器的通断。10为支架，11为固定装置。沿光束方向的风速可以通过距离变化量与时间变化量的比值得到，光束间形成平面的风速需通过相关法识别出特定气溶胶的移动从而通过距离和相隔时间得出风速。风速的计算公式为v=Δr/Δt，其中Δr为距离变化量，Δt为时间变化量。

Claims (7)

1.一种基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统，其特征在于：第一光源（1），第二光源（2），第一发射装置（3），第二发射装置（4），接收装置（5），分光镜（6），第一探测器（7），第二探测器（8）；第一光源（1）和第二光源（2）分别通过第一发射装置（3）和第二发射装置（4）发射出激光束，激光束通过大气气溶胶的后向散射光信号被接收装置（5）接收后，通过分光镜（6）分束，分别成像在第一探测器（7）和第二探测器（8）；第一探测器（7）与接收装置（5）成大约45°角，第二探测器（8）与接收装置成大约135°角。
2.根据权利要求1所述的基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统，其特征在于：还包括处理器（9）第一光源（1）和第二光源（2）分别相连。
3.根据权利要求1所述的基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统，其特征在于：还包括支架（10）和运动机构（11）。
4.根据权利要求1所述的基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统，其特征在于：第一发射装置（3）、第二发射装置（4）与接收装置（5）的距离为810mm。
5.根据权利要求1或2所述的基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统，其特征在于：所述的分光镜（6）为半透半反镜。
6.根据权利要求1或4所述的基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统，其特征在于：所述的接收装置（5）为反射式牛顿望远镜。
7.根据权利要求1所述的基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达方法，其特征在于：
使用权利要求1所述的装置，基于沙姆定律进行定位，目标距离与第一探测器（7）和第二探测器（8）上的像素点一一对应；
处理器（9）处理图像信息和调制光源通断；
通过距离变化量与时间变化量的比值得到沿光束方向的风速，光束间形成平面的风速需通过相关法识别出特定气溶胶的移动从而通过距离和相隔时间得出风速，即风速的计算公式为v=Δr/Δt，其中Δr为距离变化量，Δt为时间变化量。
CN201710236558.3A 2017-04-12 2017-04-12 基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统和方法 Withdrawn CN107390231A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710236558.3A CN107390231A (zh) 2017-04-12 2017-04-12 基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710236558.3A CN107390231A (zh) 2017-04-12 2017-04-12 基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107390231A true CN107390231A (zh) 2017-11-24

Family

ID=60338287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710236558.3A Withdrawn CN107390231A (zh) 2017-04-12 2017-04-12 基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107390231A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113655464A (zh) * 2021-09-28 2021-11-16 浙江师范大学 一种提高沙姆成像激光雷达空间分辨率的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040021875A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-05 Northby Jan Arwood Method and apparatus for measuring particle motion optically
CN1880969A (zh) * 2006-04-18 2006-12-20 中国科学院安徽光学精密机械研究所 基于f－p标准具的多普勒测风激光雷达的结构及其探测方法
CN101710178A (zh) * 2009-12-04 2010-05-19 中国海洋大学 实时定标高光谱分辨率激光雷达装置
CN102439393A (zh) * 2009-05-15 2012-05-02 密歇根宇航公司 范围成像激光雷达
RU2011153886A (ru) * 2011-12-29 2013-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Лазерный дистанционный способ оценки мгновенной скорости и направления ветра
CN106226782A (zh) * 2016-07-29 2016-12-14 大连理工大学 一种大气风速分布探测的装置和方法
CN207037091U (zh) * 2017-04-12 2018-02-23 苏州优函信息科技有限公司 基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040021875A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-05 Northby Jan Arwood Method and apparatus for measuring particle motion optically
CN1880969A (zh) * 2006-04-18 2006-12-20 中国科学院安徽光学精密机械研究所 基于f－p标准具的多普勒测风激光雷达的结构及其探测方法
CN102439393A (zh) * 2009-05-15 2012-05-02 密歇根宇航公司 范围成像激光雷达
CN101710178A (zh) * 2009-12-04 2010-05-19 中国海洋大学 实时定标高光谱分辨率激光雷达装置
RU2011153886A (ru) * 2011-12-29 2013-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Лазерный дистанционный способ оценки мгновенной скорости и направления ветра
CN106226782A (zh) * 2016-07-29 2016-12-14 大连理工大学 一种大气风速分布探测的装置和方法
CN207037091U (zh) * 2017-04-12 2018-02-23 苏州优函信息科技有限公司 基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周立敏: "基于激光后向散射的多光束风场位移测量及弱信号相关检测技术研究", 《中国博士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113655464A (zh) * 2021-09-28 2021-11-16 浙江师范大学 一种提高沙姆成像激光雷达空间分辨率的方法
CN113655464B (zh) * 2021-09-28 2023-09-29 浙江师范大学 一种提高沙姆成像激光雷达空间分辨率的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10126426B2 (en) Multi-clad fiber-based light detection and ranging sensor
US9841503B2 (en) Optical ground tracking apparatus, systems, and methods
US8184276B2 (en) Continuous index of refraction compensation method for measurements in a medium
CN104883502A (zh) 移动终端的对焦方法及装置
US20140313321A1 (en) Optical ground tracking apparatus, systems, and methods
CN108375774A (zh) 一种无扫描的单光子成像探测激光雷达
CN109870704A (zh) Tof相机及其测量方法
CN103499818A (zh) 一种红外与激光复合探测系统
CN108375762B (zh) 激光雷达及其工作方法
CN101975953A (zh) 一种手持昼夜激光成像测距仪
US12025737B2 (en) LiDAR device
CN111708039A (zh) 一种深度测量装置、方法及电子设备
US12072417B2 (en) Sub-sweep sampling in a lidar system
CN111880194A (zh) 非视域成像装置及方法
CN107515402A (zh) 一种tof三维测距系统
CN104698467B (zh) 一种不同瞄准线上多目标脉冲激光测距装置及方法
CN203535224U (zh) 红外与激光复合探测系统
CN103499335A (zh) 一种三维测距方法及其装置
CN207037091U (zh) 基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统
CN107390231A (zh) 基于沙姆定律的相关法连续光测风雷达系统和方法
US20150092179A1 (en) Light ranging with moving sensor array
KR20230063363A (ko) 장거리, 고해상도 lidar을 위한 장치 및 방법들
CN206192364U (zh) 基于x射线的vlbi测量系统以及地面验证装置
CN101788673B (zh) 距离子区间数指数增长型的三维成像方法
EP4141384B1 (en) Hand-held observation device and method for obtaining a 3d point cloud

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20171124

WW01 Invention patent application withdrawn after publication