CN109901195B - 一种风场监测传感器、风场监测方法和无人机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风场监测传感器、风场监测方法和无人机，其中，风场监测传感器用于安装在可移动设备上，所述风场监测传感器包括：光纤激光器、光学单元、相干探测单元和信号处理单元；所述光纤激光器，用于向所述光学单元连续发射激光信号；所述光学单元，用于接收携带有被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将后向散射信号传输到相干探测单元、以及将一部分激光信号直接传输到相干探测单元；所述信号处理单元，用于将所述相干探测单元接收到的激光信号和后向散射信号进行处理，得到所述被探测区域的径向风速信息。本申请实施例提供的风场监测传感器体积较小，适合应用在无人机等可移动设备上，能够对可移动设备周围的风场信息进行实时监测。

Description

一种风场监测传感器、风场监测方法和无人机

技术领域

本申请涉及风场监测领域，尤其涉及一种风场监测传感器、风场监测方法和无人机。

背景技术

大气层中空气密度的不规则起伏称为大气湍流，它是大气中一种不规则的随机运动，大气湍流常出现在风向和风速变化较大的区域，其对于大飞机、航天器、无人机等设备的飞行有很大影响。

为了保证飞行设备安全飞行，有必要对飞行区域的风场信息进行实时监测。目前常利用多普勒激光雷达对大气湍流进行监测，需要说明的是，多普勒激光雷达多应用于机载以及气象探测等领域，而无人机质量较轻，大气湍流对其影响也更大，多普勒激光雷达因其体积较大、造价昂贵，难以将其运用于无人机上以保障无人机的安全飞行。

发明内容

本申请实施例提供了一种风场监测传感器、风场监测方法和无人机，能够对无人机飞行时周围环境的风速、湍流等风场信息进行实时监测。

第一方面，本申请实施例提供了一种风场监测传感器，所述风场监测传感器用于安装在可移动设备上，所述风场监测传感器包括：光纤激光器、光学单元、相干探测单元、和信号处理单元；其中，

所述光纤激光器，用于向所述光学单元连续发射激光信号；

所述光学单元，用于接收所述光纤激光器发射的所述激光信号、将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号向被测区域发射出去、接收向被测区域发射出去的激光信号与所述被探测区域的大气粒子相互作用后携带有所述被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将所述后向散射信号传输到所述相干探测单元、以及将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号直接传输到所述相干探测单元；

所述相干探测单元，用于接收所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号，以及接收所述光学单元接收到的所述后向散射信号；

所述信号处理单元，用于将所述相干探测单元接收到的所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号和所述后向散射信号进行处理，得到所述被探测区域内的径向风速信息。

本申请实施例提供的风场监测传感器中的各组成部分体积较小，所以风场监测传感器具有较小的体积，适合应用在无人机等可移动设备上，能够对可移动设备周围的风场信息进行实时监测。

在本申请一些可能的实施方式中，所述风场监测传感器还包括：转动单元，

所述转动单元，用于带动所述风场监测传感器相对于所述可移动设备转动。

采用该实施例，在转动单元的带动下，风场监测传感器可以监测不同方向的风场信息。

在本申请一些可能的实施方式中，所述信号处理单元还用于，随着所述转动单元转动，得到以所述风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息。

在本申请一些可能的实施方式中，风场监测传感器还可以包括：控制单元，所述控制单元，用于控制所述转动单元的转动方向和转动速度。

采用这种实施方式，可以根据监测的需要调整转动单元的转动方向和转动速度。

在本申请一些可能的实施方式中，所述信号处理单元还用于，根据所述不同方向的径向风速信息得到第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述可移动设备移动的方向。

采用该实施例，可以根据不同方向的径向风速信息得到指示可移动设备移动方向的控制信号，有利于无人机等可移动设备安全稳定飞行。

在本申请一些可能的实施方式中，所述风场监测传感器还包括：第一通信单元，

所述第一通信单元，用于将所述信号处理单元得到的所述第一控制信号发送给所述可移动设备。

在本申请一些可能的实施方式中，风场监测传感器还包括：第二通信单元，

所述第二通信单元，用于将所述不同方向的径向风速信息发送给指定的外部终端设备，所述指定的外部终端设备根据所述风速信息产生第二控制信号控制所述可移动设备移动。

在该实施例中外部终端设备可以是无人机等设备的遥控器等设备，以无人机的遥控器为例，遥控器可以设置有显示屏，不同方向的径向风速信息可以在显示屏中以风速图直观显示出来，无人机的控制人员通过观察风速图，可以控制无人机的飞行方向，比如可以控制无人机向风速较小的方向飞行等。

在本申请一些可能的实施方式中，所述第二通信单元还用于，接收所述指定的外部终端设备产生的所述第二控制信号、以及将所述第二控制信号发送给所述可移动设备。

本实施例为第二控制信号如何传输给可移动设备提供了一种实现方式。

在本申请一些可能的实施方式中，所述光学单元包括：分束器、分光棱镜、1/4玻片、反光镜；其中，

所述分束器，用于接收所述光纤激光器发射的所述激光信号，并将所述激光信号中的一部分激光信号直接传输至所述相干探测单元、以及将所述激光信号中的一部分激光信号传输至所述分光棱镜；

所述分光棱镜，用于将接收到的所述激光信号传输至所述1/4玻片，以及接收经所述1/4玻片传输的后向散射信号、以及将接收到的所述后向散射信号经所述反光镜传输至所述相干探测单元；

所述1/4玻片，用于将接收到的所述激光信号变为圆偏振光。

本申请实施例对光学单元的具体结构提供了一种实现方式，可以理解的，在该实施例的启发下还可以有其他的结构形式，这里不一一列举，只要能够实现该光学单元相同或者类似的功能，都应该属于本申请保护的范围。

第二方面，本申请实施例提供了一种风场监测方法，应用于可安装在可移动设备上的风场监测传感器，所述风场监测传感器包括：光纤激光器、光学单元、相干探测单元和信号处理单元；所述方法包括如下步骤：

所述光纤激光器向所述光学单元连续发射激光信号；

所述光学单元接收所述光纤激光器发射的所述激光信号、将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号向被测区域发射出去、接收向被测区域发射出去的激光信号与所述被探测区域的大气粒子相互作用后携带有所述被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将所述后向散射信号传输到所述相干探测单元、以及将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号直接传输到所述相干探测单元；

所述相干探测单元接收所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号，以及接收所述光学单元接收到的所述后向散射信号；

所述信号处理单元将所述相干探测单元接收到的所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号和所述后向散射信号进行处理，得到所述被探测区域内的径向风速信息。

本申请实施例利用风场监测传感器能够对可移动设备周围的风场信息进行实时监测。

在本申请一些可能的实施方式中，所述风场监测传感器还包括：转动单元，所述方法还包括：

所述转动单元带动所述风场监测传感器相对于所述可移动设备转动。

采用该实施例，在转动单元的带动下，风场监测传感器可以监测不同方向的风场信息。

在本申请一些可能的实施方式中，所述方法还包括：

所述信号处理单元随着所述转动单元转动得到以所述风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息。

在本申请一些可能的实施方式中，所述风场监测传感器还包括：控制单元，所述方法还包括：

所述控制单元控制所述转动单元的转动方向和转动速度。

采用这种实施方式，可以根据监测的需要调整转动单元的转动方向和转动速度。

在本申请一些可能的实施方式中，所述方法还包括：

所述信号处理单元根据所述不同方向的径向风速信息得到第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述可移动设备移动的方向。

在本申请一些可能的实施方式中，所述风场监测传感器还包括：第一通信单元，所述方法还包括：

所述第一通信单元将所述信号处理单元得到的所述第一控制信号发送给所述可移动设备。

在本申请一些可能的实施方式中，所述风场监测传感器还包括：第二通信单元，所述方法还包括：

所述第二通信单元将所述不同方向的径向风速信息发送给指定的外部终端设备，所述指定的外部终端设备根据所述风速信息产生第二控制信号控制所述可移动设备移动。

在该实施例中外部终端设备可以是无人机等设备的遥控器等设备，以无人机的遥控器为例，遥控器可以设置有显示屏，不同方向的径向风速信息可以在显示屏中以风速图直观显示出来，无人机的控制人员通过观察风速图，可以控制无人机的飞行方向，比如可以控制无人机向风速较小的方向飞行等。可以理解的，得到不同方向的径向风速信息后，控制无人机飞行的控制指令也可以由无人机的处理器根据预设的控制算法进行确定。

在本申请一些可能的实施方式中，所述方法还包括：

所述第二通信单元接收所述指定的外部终端设备产生的所述第二控制信号、以及将所述第二控制信号发送给所述可移动设备。

本实施例为第二控制信号如何传输给可移动设备提供了一种实现方式。

在本申请一些可能的实施方式中，所述光学单元包括：分束器、分光棱镜、1/4玻片和反光镜；其中，

所述分束器，用于接收所述光纤激光器发射的所述激光信号，并将所述激光信号中的一部分激光信号直接传输至所述相干探测单元、以及将所述激光信号中的一部分激光信号传输至所述分光棱镜；

所述分光棱镜，用于将接收到的所述激光信号传输至所述1/4玻片，以及接收经所述1/4玻片传输的后向散射信号、以及将接收到的所述后向散射信号经所述反光镜传输至所述相干探测单元；

所述1/4玻片，用于将接收到的所述激光信号变为圆偏振光。

本实施例对光学单元的具体结构提供了一种实现方式，可以理解的在该实施例的启发下还可以有其他的结构形式，这里不一一列举，只要能够实现该光学单元相同或者类似的功能，都应该属于本申请保护的范围。

第三方面，本申请实施例提供了一种无人机，包括壳体、以及固定在所述壳体上的风场监测传感器，

所述风场监测传感器包括：光纤激光器、光学单元、相干探测单元和信号处理单元；其中，

所述光纤激光器，用于向所述光学单元连续发射激光信号；

所述光学单元，用于接收所述光纤激光器发射的所述激光信号、将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号向被测区域发射出去、接收向被测区域发射出去的激光信号与所述被探测区域的大气粒子相互作用后携带有所述被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将所述后向散射信号传输到所述相干探测单元、以及将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号直接传输到所述相干探测单元；

所述相干探测单元，用于接收所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号，以及接收所述光学单元接收到的所述后向散射信号；

所述信号处理单元，用于将所述相干探测单元接收到的所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号和所述后向散射信号进行处理，得到所述被探测区域内的径向风速信息。

本申请实施例提供的无人机设置了风场监测传感器，风场监测传感器能够对无人机周围的风场信息进行实时监测。

在本申请一些可能的实施方式中，所述风场监测传感器还包括：转动单元，

所述转动单元，用于带动所述风场监测传感器相对于所述壳体转动。

采用该实施例，在转动单元的带动下，无人机可以监测不同方向的风场信息。

在本申请一些可能的实施方式中，所述信号处理单元还用于，随着所述转动单元转动，得到以所述风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息。

在本申请一些可能的实施方式中，所述的风场监测传感器还包括：控制单元，

所述控制单元，用于控制所述转动单元的转动方向和转动速度。

采用这种实施方式，可以根据监测的需要调整转动单元的转动方向和转动速度。

在本申请一些可能的实施方式中，所述信号处理单元还用于，根据所述不同方向的径向风速信息得到第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述无人机移动的方向。

采用该实施例，可以根据不同方向的径向风速信息得到指示无人机移动方向的控制信号，有利于无人机安全稳定飞行。

在本申请一些可能的实施方式中，所述风场监测传感器还包括：第一通信单元，

所述第一通信单元，用于将所述第一控制信号发送给所述无人机壳体内的处理器。

在本申请一些可能的实施方式中，风场监测传感器还包括：第二通信单元，

所述第二通信单元，用于将所述不同方向的径向风速信息发送给所述无人机的遥控器，所述遥控器根据所述风速信息产生第二控制信号控制所述可移动设备移动。

在该实施例中遥控器可以设置有显示屏，不同方向的径向风速信息可以在显示屏中以风速图直观显示出来，无人机的控制人员通过观察风速图，可以控制无人机的飞行方向，比如可以控制无人机向风速较小的方向飞行等。

在本申请一些可能的实施方式中，所述第二通信单元还用于，接收所述遥控器产生的所述第二控制信号、以及将所述第二控制信号发送给所述无人机壳体内的处理器。

在本申请一些可能的实施方式中，所述光学单元包括：分束器、分光棱镜、1/4玻片、反光镜；其中，

所述分束器，用于接收所述光纤激光器发射的所述激光信号，并将所述激光信号中的一部分激光信号直接传输至所述相干探测单元、以及将所述激光信号中的一部分激光信号传输至所述分光棱镜；

所述分光棱镜，用于将接收到的所述激光信号传输至所述1/4玻片，以及接收所述1/4玻片传输的后向散射信号、以及将接收到的所述后向散射信号经所述反光镜传输至所述相干探测单元；

所述1/4玻片，用于将接收到的所述激光信号变为圆偏振光。

本申请实施例对光学单元的具体结构提供了一种实现方式，可以理解的，在该实施例的启发下还可以有其他的结构形式，这里不一一列举，只要能够实现该光学单元相同或者类似的功能，都应该属于本申请保护的范围。

附图说明

图1A是本申请的一个实施例提供的风场监测传感器的结构示意图。

图1B是本申请的另一实施例提供的风场监测传感器的结构示意图。

图1C是本申请的另一实施例提供的风场监测传感器的结构示意图。

图1D是本申请的另一实施例提供的风场监测传感器的结构示意图。

图1E是本申请的另一实施例提供的风场监测传感器的结构示意图。

图1F是本申请的一个实施例提供的激光信号的传输路径示意图。

图2A是本申请的一个实施例提供的无人机的结构示意图。

图2B是本申请的一个实施例中得到的风速图的示意图。

图3是本申请的一个实施例提供的风场监测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

本申请实施例提供了一种风场监测传感器、风场监测方法和无人机，其中，风场监测传感器采用光纤激光器等结构，具有较小的体积，可以应用在无人机等小型飞行设备上用于监测风场信息。在一些可能的实施方式中，可以通过设置转动单元，风场监测传感器可以监测到周围各个方向上的风场信息，利用监测到的风场信息，可以对无人机的飞行路径进行控制，有利于无人机安全平稳地飞行。

请参见图1A，图1A为风场监测传感器的结构示意图，如图1A所示，风场监测传感器100用于安装在无人机等可移动设备上，风场监测传感器100包括：光纤激光器110、光学单元120、相干探测单元130和信号处理单元140。

光纤激光器110，用于向光学单元120连续发射激光信号；

光学单元120，用于接收光纤激光器110发射的激光信号、将接收到的激光信号中的一部分激光信号向被测区域发射出去、接收向被测区域发射出去的激光信号与被探测区域的大气粒子相互作用后携带有被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将所述后向散射信号传输到相干探测单元130、以及将接收到的激光信号中的一部分激光信号直接传输到相干探测单元130。

如图1F所示，在一些可能的实施方式中，光学单元120可以包括：分束器121、分光棱镜122、1/4玻片123和反光镜124。

分束器121，用于接收光纤激光器110发射的激光信号，并将激光信号中的一部分激光信号直接传输至相干探测单元中的耦合器131、以及将激光信号中的一部分激光信号传输至分光棱镜122。分光棱镜122，用于将接收到的激光信号传输至1/4玻片123，以及接收经所述1/4玻片123传输的后向散射信号、以及将接收到的后向散射信号经反光镜124传输至相干探测单元。1/4玻片123，用于将接收到的激光信号变为圆偏振光。激光信号经1/4玻片传输后经过镜头180传向被测区域、与被测区域的大气粒子发送相互作用。

相干探测单元130，用于接收光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号，以及接收光学单元120接收到的后向散射信号；在一些可能的实施方式中，如图1F所示，相干探测单元130可以包括耦合器131和探测器132，耦合器131接收光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号，以及接收光学单元120接收到的后向散射信号后经探测器132传输到信号处理系统140。

信号处理单元140，用于将相干探测单元130接收到的光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号和后向散射信号进行处理，得到被探测区域内的径向风速信息。可以理解的，径向风速信息是被探测区域激光信号传输方向的平均风速信息。

本申请实施例提供的风场监测传感器中的各组成部分体积较小，所以风场监测传感器具有较小的体积，适合应用在无人机等可移动设备上，能够对可移动设备周围的风场信息进行实时监测。

请参见图1B，图1B为风场监测传感器的结构示意图，如图1B所示，风场监测传感器100用于安装在无人机等可移动设备上，风场监测传感器100包括：光纤激光器110、光学单元120、相干探测单元130、信号处理单元140和转动单元150。

光纤激光器110，用于向光学单元120连续发射激光信号。

光学单元120，用于接收光纤激光器110发射的激光信号、将接收到的激光信号中的一部分激光信号向被测区域发射出去、接收向被测区域发射出去的激光信号与被探测区域的大气粒子相互作用后携带有被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将所述后向散射信号传输到相干探测单元130、以及将接收到的激光信号中的一部分激光信号直接传输到相干探测单元130。

相干探测单元130，用于接收光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号，以及接收光学单元120接收到的后向散射信号；

信号处理单元140，用于将相干探测单元130接收到的光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号和后向散射信号进行处理，得到被探测区域内的径向风速信息。

转动单元150，用于带动风场监测传感器相对于可移动设备转动。在一些可能的实施例中，如图2A中所示风场监测传感器201的一端可以通过磁性结构吸附在可移动设备如无人机200的外壳上，也可以利用螺丝等方式固定在可移动设备如无人机200的外壳上，转动单元的另一端可以带动风场监测传感器的其他部件相对于移动设备360度旋转。

采用该实施例，在转动单元150的带动下，风场监测传感器可以监测不同方向的风场信息。

请参见图1C，图C为风场监测传感器的结构示意图，如图1C所示，风场监测传感器100用于安装在无人机等可移动设备上，风场监测传感器100包括：光纤激光器110、光学单元120、相干探测单元130、信号处理单元140、转动单元150和控制单元160。

光纤激光器110，用于向光学单元120连续发射激光信号。

光学单元120，用于接收光纤激光器110发射的激光信号、将接收到的激光信号中的一部分激光信号向被测区域发射出去、接收向被测区域发射出去的激光信号与被探测区域的大气粒子相互作用后携带有被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将所述后向散射信号传输到相干探测单元130、以及将接收到的激光信号中的一部分激光信号直接传输到相干探测单元130。

相干探测单元130，用于接收光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号，以及接收光学单元120接收到的后向散射信号；

信号处理单元140，用于将相干探测单元130接收到的光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号和后向散射信号进行处理，得到被探测区域内的径向风速信息。

转动单元150，用于带动风场监测传感器相对于可移动设备转动。在一些可能的实施例中，如图2A中所示风场监测传感器201的一端可以通过磁性结构吸附在可移动设备如无人机200的外壳上，也可以利用螺丝等方式固定在可移动设备如无人机200的外壳上，转动单元的另一端可以带动风场监测传感器的其他部件相对于移动设备360度旋转。

控制单元160，用于控制转动单元150的转动方向和转动速度。信号处理单元140还可以用于，随着转动单元150转动，得到以风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息。

采用这种实施方式，可以根据监测的需要调整转动单元的转动方向和转动速度。

请参见图1D，图1D为风场监测传感器的结构示意图，如图1D所示，风场监测传感器100用于安装在无人机等可移动设备上，风场监测传感器100包括：光纤激光器110、光学单元120、相干探测单元130、信号处理单元140、转动单元150、控制单元160和第一通信单元170。

光纤激光器110，用于向光学单元120连续发射激光信号。

光学单元120，用于接收光纤激光器110发射的激光信号、将接收到的激光信号中的一部分激光信号向被测区域发射出去、接收向被测区域发射出去的激光信号与被探测区域的大气粒子相互作用后携带有被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将所述后向散射信号传输到相干探测单元130、以及将接收到的激光信号中的一部分激光信号直接传输到相干探测单元130。

相干探测单元130，用于接收光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号，以及接收光学单元120接收到的后向散射信号；

信号处理单元140，用于将相干探测单元130接收到的光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号和后向散射信号进行处理，得到被探测区域内的径向风速信息。信号处理单元140还用于，根据不同方向的径向风速信息得到第一控制信号，第一控制信号用于指示可移动设备移动的方向。

转动单元150，用于带动风场监测传感器相对于可移动设备转动。在一些可能的实施例中，如图2A中所示风场监测传感器201的一端可以通过磁性结构吸附在可移动设备如无人机200的外壳上，也可以利用螺丝等方式固定在可移动设备如无人机200的外壳上，转动单元的另一端可以带动风场监测传感器的其他部件相对于移动设备360度旋转。

控制单元160，用于控制转动单元150的转动方向和转动速度。信号处理单元140还可以用于，随着转动单元150转动，得到以风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息。

第一通信单元170，用于将信号处理单元140得到的第一控制信号发送给可移动设备。

采用该实施例，可以根据不同方向的径向风速信息得到指示可移动设备移动方向的控制信号，有利于无人机等可移动设备安全平稳飞行。举例来说，图2B是实施本申请提供的技术方案后得到的一幅风速图，为了使可移动设备安全平稳飞行，第一控制信号可以指示可移动设备向速度较小的方向飞行。

请参见图1E，图1E为风场监测传感器的结构示意图，如图1E所示，风场监测传感器100用于安装在无人机等可移动设备上，风场监测传感器100包括：光纤激光器110、光学单元120、相干探测单元130、信号处理单元140、转动单元150、控制单元160和第二通信单元171。

光纤激光器110，用于向光学单元120连续发射激光信号。

光学单元120，用于接收光纤激光器110发射的激光信号、将接收到的激光信号中的一部分激光信号向被测区域发射出去、接收向被测区域发射出去的激光信号与被探测区域的大气粒子相互作用后携带有被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将所述后向散射信号传输到相干探测单元130、以及将接收到的激光信号中的一部分激光信号直接传输到相干探测单元130。

相干探测单元130，用于接收光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号，以及接收光学单元120接收到的后向散射信号；

信号处理单元140，用于将相干探测单元130接收到的光学单元120直接传输的光纤激光器110发射的激光信号中的一部分激光信号和后向散射信号进行处理，得到被探测区域内的径向风速信息。信号处理单元140还用于，根据不同方向的径向风速信息得到第一控制信号，第一控制信号用于指示可移动设备移动的方向。

转动单元150，用于带动风场监测传感器相对于可移动设备转动。在一些可能的实施例中，如图2A中所示风场监测传感器201的一端可以通过磁性结构吸附在可移动设备如无人机200的外壳上，也可以利用螺丝等方式固定在可移动设备如无人机200的外壳上，转动单元的另一端可以带动风场监测传感器的其他部件相对于移动设备360度旋转。

控制单元160，用于控制转动单元150的转动方向和转动速度。信号处理单元140还可以用于，随着转动单元150转动，得到以风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息。

第二通信单元171，用于将不同方向的径向风速信息发送给指定的外部终端设备，指定的外部终端设备根据风速信息产生第二控制信号控制所述可移动设备移动。

在该实施例中外部终端设备可以是无人机等设备的遥控器等设备，以无人机的遥控器为例，遥控器可以设置有显示屏，不同方向的径向风速信息可以在显示屏中以风速图直观显示出来，无人机的控制人员通过观察风速图，可以控制无人机的飞行方向，比如可以控制无人机向风速较小的方向飞行等。

请参见图3，图3为本申请一个实施例提供的一种风场监测方法的流程示意图，图3所示的风场监测方法应用于可安装在可移动设备上的风场监测传感器，风场监测传感器包括：光纤激光器、光学单元、相干探测单元和信号处理单元；风场监测方法可以包括步骤S301-S304。

S301、光纤激光器向所述光学单元连续发射激光信号。

S302、光学单元接收光纤激光器发射的激光信号、将接收到的激光信号中的一部分激光信号向被测区域发射出去、接收向被测区域发射出去的激光信号与被探测区域的大气粒子相互作用后携带有被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将后向散射信号传输到相干探测单元、以及将接收到的激光信号中的一部分激光信号直接传输到所述相干探测单元。

S303、相干探测单元接收光学单元直接传输的光纤激光器发射的激光信号中的一部分激光信号，以及接收光学单元接收到的后向散射信号。

S304、信号处理单元将相干探测单元接收到的光学单元直接传输的光纤激光器发射的激光信号中的一部分激光信号和后向散射信号进行处理，得到所述被探测区域内的径向风速信息。

在一些可能的实施方式中，风场监测传感器还包括：转动单元，所述方法还包括：转动单元带动风场监测传感器相对于可移动设备转动。

在一些可能的实施方式中，风场监测方法还可以包括：

随着转动单元转动，信号处理单元得到以风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息。

在一些可能的实施方式中，风场监测传感器还包括：控制单元，风场监测方法还可以包括：

控制单元控制转动单元的转动方向和转动速度。

在一些可能的实施方式中，风场监测方法还可以包括：

信号处理单元根据不同方向的径向风速信息得到第一控制信号，第一控制信号用于指示可移动设备移动的方向。

在一些可能的实施方式中，风场监测传感器还可以包括：第一通信单元，风场监测方法还可以包括：

第一通信单元将信号处理单元得到的第一控制信号发送给可移动设备。

在一些可能的实施方式中，风场监测传感器还包括：第二通信单元，风场监测方法还包括：

第二通信单元将不同方向的径向风速信息发送给指定的外部终端设备，指定的外部终端设备根据风速信息产生第二控制信号控制可移动设备移动。

在一些可能的实施方式中，风场监测方法还包括：

第二通信单元接收指定的外部终端设备产生的第二控制信号、以及将第二控制信号发送给所述可移动设备。

在一些可能的实施方式中，光学单元可以包括：分束器、分光棱镜、1/4玻片、反光镜；各部分的功能参见前面实施例的描述，这里不再赘述。

本申请实施例还提供了一种无人机，如图2A所示，无人机200包括壳体、以及固定在壳体上的风场监测传感器201。风场监测传感器201的一端可以通过磁性结构吸附在无人机200的外壳上，也可以利用螺丝等方式固定在无人机200的外壳上。风场监测传感器201如图1A中所示，可以包括：光纤激光器、光学单元、相干探测单元、信号处理单元和反馈单元。

光纤激光器，用于向光学单元连续发射激光信号；

光学单元，用于接收光纤激光器发射的激光信号、将接收到的激光信号中的一部分激光信号向被测区域发射出去、接收向被测区域发射出去的激光信号与被探测区域的大气粒子相互作用后携带有被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将后向散射信号传输到相干探测单元、以及将接收到的激光信号中的一部分激光信号直接传输到相干探测单元；

相干探测单元，用于接收光学单元直接传输的光纤激光器发射的激光信号中的一部分激光信号，以及接收光学单元接收到的后向散射信号；

信号处理单元，用于将相干探测单元接收到的光学单元直接传输的光纤激光器发射的激光信号中的一部分激光信号和后向散射信号进行处理，得到被探测区域内的径向风速信息。

在一些可能的实施方式中，风场监测传感器还可以包括：转动单元，转动单元，用于带动所述风场监测传感器相对于所述壳体转动。

在一些可能的实施方式中，信号处理单元还可以用于，随着转动单元转动，得到以风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息。

在一些可能的实施方式中，风场监测传感器还包括：控制单元，控制单元用于控制所述转动单元的转动方向和转动速度。

在一些可能的实施方式中，信号处理单元还可以用于，根据不同方向的径向风速信息得到第一控制信号，第一控制信号用于指示无人机移动的方向。

在一些可能的实施方式中，风场监测传感器还可以包括：第一通信单元，第一通信单元用于将第一控制信号发送给无人机壳体内的处理器，控制无人机的运动。

在一些可能的实施方式中，风场监测传感器还可以包括：第二通信单元，第二通信单元用于将所述不同方向的径向风速信息发送给所述无人机的遥控器，所述遥控器根据所述风速信息产生第二控制信号控制所述可移动设备移动。

在一些可能的实施方式中，第二通信单元还用于，接收遥控器产生的第二控制信号、以及将第二控制信号发送给无人机壳体内的处理器。

在一些可能的实施方式中，光学单元包括：分束器、分光棱镜、1/4玻片、反光镜；各部分的功能参见前面实施例的描述，这里不再赘述。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，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，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，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，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可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或者光纤连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合通信连接，可以是电性或其它的形式。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器、随机存取器、磁盘或光盘等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种风场监测传感器，其特征在于，所述风场监测传感器用于安装在可移动设备上，所述风场监测传感器包括：光纤激光器、光学单元、相干探测单元、信号处理单元和转动单元；其中，

所述光纤激光器，用于向所述光学单元连续发射激光信号；

所述光学单元，用于接收所述光纤激光器发射的所述激光信号、将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号向被探测区域发射出去、接收向被探测区域发射出去的激光信号与所述被探测区域的大气粒子相互作用后携带有所述被探测区径向风速信息的后向散射信号、将所述后向散射信号传输到所述相干探测单元、以及将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号直接传输到所述相干探测单元；

所述相干探测单元包括耦合器和探测器，所述耦合器用于接收所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号，以及接收所述光学单元接收到的所述后向散射信号，并传输至所述探测器；

所述转动单元，用于带动所述风场监测传感器相对于所述可移动设备转动；

所述信号处理单元，用于将所述相干探测单元接收到的所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号和所述后向散射信号进行处理，得到所述被探测区域内的径向风速信息；所述信号处理单元还用于，随着所述转动单元转动，得到以所述风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息；所述信号处理单元还用于，根据所述不同方向的径向风速信息得到第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述可移动设备移动的方向，其中，所述第一控制信号用于指示所述可移动设备向风速较小的方向飞行。

2.根据权利要求1所述的风场监测传感器，其特征在于，还包括：控制单元，

所述控制单元，用于控制所述转动单元的转动方向和转动速度。

3.根据权利要求1所述的风场监测传感器，其特征在于，所述风场监测传感器还包括：第一通信单元，

所述第一通信单元，用于将所述信号处理单元得到的所述第一控制信号发送给所述可移动设备。

4.根据权利要求1所述的风场监测传感器，其特征在于，所述风场监测传感器还包括：第二通信单元，

所述第二通信单元，用于将所述不同方向的径向风速信息发送给指定的外部终端设备，所述指定的外部终端设备根据所述风速信息产生第二控制信号控制所述可移动设备移动；

所述第二通信单元还用于，接收所述指定的外部终端设备产生的所述第二控制信号、以及将所述第二控制信号发送给所述可移动设备。

5.根据权利要求1至4任一项所述的风场监测传感器，其特征在于，所述光学单元包括：分束器、分光棱镜、1/4玻片和反光镜；其中，

所述分束器，用于接收所述光纤激光器发射的所述激光信号，并将所述激光信号中的一部分激光信号直接传输至所述相干探测单元、以及将所述激光信号中的一部分激光信号传输至所述分光棱镜；

所述分光棱镜，用于将接收到的所述激光信号传输至所述1/4玻片，以及接收经所述1/4玻片传输的后向散射信号、以及将接收到的所述后向散射信号经所述反光镜传输至所述相干探测单元；

所述1/4玻片，用于将接收到的所述激光信号变为圆偏振光。

6.一种风场监测方法，其特征在于，应用于可安装在可移动设备上的风场监测传感器，所述风场监测传感器包括：光纤激光器、光学单元、相干探测单元、信号处理单元和转动单元；所述方法包括：

所述光纤激光器向所述光学单元连续发射激光信号；

所述光学单元接收所述光纤激光器发射的所述激光信号、将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号向被探测区域发射出去、接收向被探测区域发射出去的激光信号与所述被探测区域的大气粒子相互作用后携带有所述被探测区径向风速信息的后向散射信号、将所述后向散射信号传输到所述相干探测单元、以及将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号直接传输到所述相干探测单元；

所述相干探测单元包括耦合器和探测器，所述耦合器接收所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号，以及接收所述光学单元接收到的所述后向散射信号，并传输至所述探测器；

所述转动单元，用于带动所述风场监测传感器相对于所述可移动设备转动；

所述信号处理单元将所述相干探测单元接收到的所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号和所述后向散射信号进行处理，得到所述被探测区域内的径向风速信息；所述信号处理单元还用于，随着所述转动单元转动，得到以所述风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息；所述信号处理单元还用于，根据所述不同方向的径向风速信息得到第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述可移动设备移动的方向，其中，所述第一控制信号用于指示所述可移动设备向风速较小的方向飞行。

7.一种无人机，其特征在于，包括壳体、以及固定在所述壳体上的风场监测传感器，

所述风场监测传感器包括：光纤激光器、光学单元、相干探测单元、信号处理单元和转动单元，其中，

所述光纤激光器，用于向所述光学单元连续发射激光信号；

所述光学单元，用于接收所述光纤激光器发射的所述激光信号、将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号向被探测区域发射出去、接收向被探测区域发射出去的激光信号与所述被探测区域的大气粒子相互作用后携带有所述被探测区径向风速信息的后向散射信号、将所述后向散射信号传输到所述相干探测单元、以及将接收到的所述激光信号中的一部分激光信号直接传输到所述相干探测单元；

所述相干探测单元包括耦合器和探测器，所述耦合器用于接收所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号，以及接收所述光学单元接收到的所述后向散射信号，并传输至所述探测器；

所述转动单元，用于带动所述风场监测传感器相对于可移动设备转动；

所述信号处理单元，用于将所述相干探测单元接收到的所述光学单元直接传输的所述光纤激光器发射的所述激光信号中的一部分激光信号和所述后向散射信号进行处理，得到所述被探测区域内的径向风速信息；所述信号处理单元还用于，随着所述转动单元转动，得到以所述风场监测传感器为中心不同方向的径向风速信息；所述信号处理单元还用于，根据所述不同方向的径向风速信息得到第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述可移动设备移动的方向，其中，所述第一控制信号用于指示所述可移动设备向风速较小的方向飞行。