CN112433197A - 一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，包括毫米波雷达分系统、激光雷达分系统和系统管理及数据处理分系统。本发明采用微波雷达天线电轴和激光雷达望远镜光轴校准技术、发射机采样时钟同步技术，实现微波雷达与激光雷达在同时同地对同一云层发射微波和激光，微波与激光被云及气溶胶后向散射的回波信号由微波天线和光学望远镜分别接收，分别通过微波探测通道和光学探测通道实现对微波和激光回波信号的探测采集与处理，最终微波回波数据与激光回波数据通过多源数据联合反演技术进行复合反演。微波激光复合探测雷达通过微波雷达数据与激光雷达数据复合反演实现对不同云、雨、气溶胶高时空同步的联合遥感探测和定量化描述。

Description

一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达
技术领域
本发明涉及测量测试技术领域，具体涉及一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达。
背景技术
云、雨和气溶胶粒子是表现最为广泛、最为显著的大气环境因子，云和气溶胶的全天时、全天候精细化探测对气象、环保、军事等领域的气象保障和科学研究具有重要意义。准确的云和气溶胶信息能够加深人们对地球能量收支平衡的了解，提高数值天气预报的准确性，对气候研究而言具有十分重要的意义。同时，深化对云、雨、气溶胶的转化机理认识，增强对云、雨、气溶胶遥感探测技术和科技创新能力，提高人工影响天气作业的数据准确性和科学性，填补相关技术空白。
云、雨和气溶胶遥感探测技术主要包括成像光谱仪等被动探测技术、激光雷达技术以及微波雷达技术。相比被动遥感探测技术，激光雷达与微波雷达可探测云、雨、气溶胶垂直剖面，获取云、雨和气溶胶三维空间分布信息及精细结构。
当前，国内外已开展了多项主动遥感气象雷达的研制，其典型特点包括：微波测云采用频率更高的Ka或W频段，Ku/Ka频段、Ka/W频段多频联合探测，微波雷达和激光雷达同址协同观测等设计。2016年10月至2018年3月，塞浦路斯地基LACROS系统采用多种遥感设备进行了18个月的云、气溶胶和降水实验，主要的先进遥感设备包括一台测量气溶胶高度廓线的气溶胶激光雷达，一台用于混合相和冰云廓线测量和冰水含量测量的35GHz云雷达等；中国气象局正在组织进行的超大城市试验项目，其中云的观测主要利用同一试验场地基KA波段云雷达和532nm激光雷达进行协同遥感观测；上述项目中采用微波激光协同探测方案均采用微波雷达与激光雷达同址协同观测设计，并未解决对同一云团同时、同指向的高时空同步探测问题。
发明内容
本发明是为了解决对同一云团同时、同指向的高时空同步探测问题，提供一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，采用微波天线电轴和激光望远镜光轴标校技术，微波激光系统时序匹配技术、微波雷达和激光雷达回波联合反演技术，实现同时同地对同一云层微波与激光的主动遥感探测和联合数据反演。
本发明提供一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，包括雷达机柜，部分设置在雷达机柜外部、部分设置在雷达机柜内部的毫米波雷达分系统，设置在雷达机柜内部的激光雷达分系统，与毫米波雷达分系统、激光雷达分系统均电连接设置在雷达机柜内部的系统管理及数据处理分系统；
雷达机柜用于给微波激光云雨气溶胶复合探测雷达提供恒定温度范围的工作环境，毫米波雷达分系统用于调制射频信号并在系统管理及数据处理分系统的控制下向大气发射射频信号，毫米波雷达分系统用于接收微波回波信号并转换为I/Q数据发送给系统管理及数据处理分系统，激光雷达分系统用于产生激光信号并在系统管理及数据处理分系统的控制下向大气发射激光信号，激光雷达分系统用于接收大气回波光信号并转换为大气回波数字信号发送给系统管理及数据处理分系统，系统管理及数据处理分系统用于控制和监测毫米波雷达分系统、激光雷达分系统，系统管理及数据处理分系统用于进行I/Q数据和大气回波数字信号的显示、存储和反演运算；
毫米波雷达分系统包括用于接收微波回波信号和发射射频信号的天馈线，激光雷达分系统包括用于接收大气回波光信号的光学接收子系统；
天馈线和光学接收子系统使用光电轴标校方法进行标校以使天馈线的电轴和光学接收子系统的光轴指向平行，系统管理及数据处理分系统用于控制毫米波雷达分系统、激光雷达分系统以同一时间基准发射射频信号或者激光信号、接收微波回波信号或者激光回波信号，系统管理及数据处理分系统用于将I/Q数据和大气回波数字信号联合反演。
本发明所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，作为优选方式，光电轴标校方法包括如下步骤：
S1、光轴标定：将激光雷达分系统和经纬仪横置在水平的光学平台上并调节相对位置，使用经纬仪发出的平行光调节及定位激光雷达分系统的光轴指向；在光学接收子系统一侧边缘处粘贴第一立方棱镜，调节第一立方棱镜的位置和角度，当第一立方棱镜反射光线与经纬仪光线重合时，第一立方棱镜的表面法线方向即为标定的光轴指向；
S2、电轴定位：将毫米波雷达分系统横置，在毫米波雷达分系统的一侧放置可移动的光电轴校准仪，移动调节光电轴校准仪，获得电轴指向；在天馈线一侧边缘处粘贴第二立方棱镜，调节第二立方棱镜的位置和角度，当第二立方棱镜反射光线与光电轴校准仪指向重合时，第二立方棱镜的表面法线方向即为标定的电轴指向；
S3、光电轴标校：将毫米波雷达分系统和激光雷达分系统放置在雷达机柜中，在毫米波雷达分系统一侧放置第一经纬仪，在激光雷达分系统一侧放置第二经纬仪，第一经纬仪和第二经纬仪互相瞄准，使用第二经纬仪观测第一立方棱镜，使用第一经纬仪观测第二立方棱镜，将毫米波雷达分系统固定，调节激光雷达分系统角度，直至第一立方棱镜的反射光线与第二经纬仪光线重合，光轴与电轴指向平行，光电轴标校完成。
本发明所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，作为优选方式，毫米波雷达分系统还包括与天馈线电连接的雷达发射机、雷达接收机和与雷达接收机电连接的信号处理子系统，雷达发射机和信号处理子系统均与系统管理及数据处理分系统电连接；
雷达发射机用于在系统管理及数据处理分系统的控制下调制射频信号并发送给天馈线，雷达接收机用于接收天馈线发送的微波回波信号并转换为微波中频信号发送给信号处理子系统，信号处理子系统用于接收微波中频信号并进行高速数据采样、数字下变频、脉冲压缩转换为I/Q数据传输至系统管理及数据处理分系统。
本发明所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，作为优选方式，天馈线包括天线和设置在天线外侧的天线罩；
雷达发射机包括固态功率放大器单元、与固态功率放大器单元均电连接的电源控制单元、状态监测与控制单元；
雷达接收机包括采用同轴电缆连接的接收通道、频综模块、上变频通道、标定单元和监控单元。
本发明所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，作为优选方式，天线为卡塞格伦天线，天线罩一体成型，雷达发射机为全固态发射机，雷达接收机为双通道幅相一致接收机，雷达接收机为超外差双通道接收。
本发明所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，作为优选方式，激光雷达分系统包括与光学接收子系统电连接的激光发射子系统、光电转换及数据采集子系统；
激光发射子系统用于产生激光信号并扩束后在系统管理及数据处理分系统的控制下向大气发射激光信号，光学接收子系统用于接收大气回波光信号并发送至光电转换及数据采集子系统，光电转换及数据采集子系统用于接收大气回波光信号转换成电信号并将电信号转换为大气回波数字信号发送给系统管理及数据处理分系统。
本发明所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，作为优选方式，光学接收子系统包括依次放置的用于接收大气回波光信号的接收望远镜，用于将大气回波光信号准直成平行光的准直模块，用于将准直后的大气回波光信号在空间中进行折叠、偏振分光、滤波、衰减后通过聚焦镜聚焦成光信号输出的自由空间光路，用于将探测接收的光信号转化为电信号的探测器，用于对能量探测均匀性、偏振通道系数、探测通道灵敏度、动态范围、光强进行校准的四象限校准模块和自校准模块；步骤S1中的第一立方棱镜粘贴在接收望远镜一侧边缘；
激光发射子系统包括用于产生激光并准直扩束后在系统管理及数据处理分系统的控制下发射激光的激光器，与激光器连接的用于使激光发射光轴与接收光轴平行的对中调节机构和与激光器、对中调节机构均电连接的用于供电、通信及控制激光器的控制机箱；
光电转换及数据采集子系统包括依次连接用于光子计数探测的光电转换器、用于将大气回波光信号转换成电信号的干涉滤光片和用于将电信号转换成大气回波数字信号的数据采集器。
本发明所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，作为优选方式，激光发射子系统用于发射532nm波段、1KHz的单波长激光，自由空间光路和探测器均包含532nmP通道和532nmS通道。
本发明所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，作为优选方式，四象限校准模块包括四象限校准板，自校准模块包括电动消偏片、挡光板和衰减片。
本发明所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，作为优选方式，系统管理及数据处理分系统包括系统管理子系统和数据处理子系统；
系统管理子系统用于对毫米波雷达分系统、激光雷达分系统进行状态控制、故障监测、故障定位和标校控制以使毫米波雷达分系统、激光雷达分系统以同一时间基准发射、接收射频信号或者激光信号；
数据处理子系统与毫米波雷达分系统和激光雷达分系统均电连接，数据处理子系统用于进行I/Q数据和大气回波数字信号的显示、存储和反演运算，数据处理子系统用于获取以下一种或多种参数信息组合：云底高、云顶高、积分云量、混合层高度、云粒子直径、云滴谱、气溶胶粒子直径、消光系数和云水/云冰含量。
本发明的技术方案是：一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于包括毫米波雷达分系统、激光雷达分系统、系统管理及数据处理分系统、雷达机柜及结构四部分构成。其中，毫米波雷达分系统包括天馈线、发射、接收和信号处理子系统；激光雷达分系统包括激光发射、光学接收和光电转换及数据采集子系统；系统管理及数据处理分系统包括系统管理子系统和数据处理子系统。各分系统之间紧密联系，相互配合，完成微波激光复合探测云-气溶胶微波、光学参数的任务。
毫米波接收子系统的频率综合器生成脉冲激励信号，经固态发射机放大后通过环形器波导到达天馈分系统的馈源，由天线辐射出去。
天线辐射出去的电磁波遇到云、雨等气象目标产生后向散射，成为气象目标的回波信号被天线接收，回波信号经环形器进入毫米波接收子系统。毫米波接收子系统，采用超外差双通道接收，实现将来自天线的H路和V路通道的回波信号进行放大、变频，转换为微波中频信号送给信号处理子系统。
毫米波信号处理子系统通过中频接收机完成高速数据采样、数字下变频、脉冲压缩，并将I/Q数据传输至终端软件。
激光发射子系统接收系统管理及数据处理分系统发送的时序信号和控制信息，向空间发射多波长激光并反馈其工作状态及故障报警信息；
光学接收子系统，采用高效率的光学望远镜接收激光大气回波，并进行分色、滤波，得到激光探测电信号，发送给系统管理及信号处理子系统；
光电转换及数据采集子系统主要由光电转换器、干涉滤光片和数据采集器等组成。光电转换器具有光子技数探测功能，用于将大气回波光信号转换成电信号；数据采集器将电信号转换成计算机可识别的数字信号。
系统管理子系统负责系统的监测和控制。一方面，接收数据处理与显示终端的人工干预命令，控制各分系统运行；另一方面，采集雷达各分系统/分机/模块的工作状态、工作参数和故障信息送软件显示和存储，时具有系统标定功能。
数据处理子系统通过处理雷达获取的基本产品数据，完成基本产品的实时显示、非实时显示及数据存储等；通过对基本产品和数据产品处理生成云、气溶胶的多级联合反演产品。
雷达机柜及结构主要给系统提供恒定温度范围的工作环境，并通过微波光轴和激光电轴校准机构实现光电轴指向同一方向。
综上所述，本发明高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达可完全实现微波激光高度时空匹配的联合遥感和复合反演，具备云、雨、气溶胶全天时、全天候探测能力，同时，提高对高层卷云、低层云宏微观参数的探测准确性，具技术先进性，为主动雷达气象遥感探测的发展方向。
本发明具有以下优点：
(1)、本发明所述的微波天线电轴和激光望远镜光轴标校技术，其优点所述微波天线和激光望远镜通过雷达光电轴校准机构，实现微波天线电轴和激光望远镜光轴可视化标识，发射光轴调整及固化、光电轴指向校准，从而实现光电轴指向同一方向。
(2)本发明所述的微波激光系统时序匹配技术，其优点在于通过系统管理及数据处理分系统发送时序信号和控制信息，从而实现微波雷达和激光雷达的同一时间基准和发射、接收的时序匹配。
(3)本发明所述的微波雷达和激光雷达回波联合反演技术，其优点在于所述系统管理及数据处理分系统通过对获取的高时空匹配的微波雷达和激光雷达基础数据的联合反演，获取云底高、云顶高、积分云量、混合层高度等云和气溶胶的宏观参数信息，以及云粒子直径、云滴谱、气溶胶粒子直径、消光系数、云水/云冰含量等云和气溶胶的微观参数信息。
附图说明
图1为一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达实施例1框图；
图2为一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达实施例1-3初步结构图；
图3为一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达实施例2-3框图；
图4为一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达实施例2-3组成图；
图5为一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达毫米波雷达分系统原理框图；
图6为一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达激光接收结构图；
图7为一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达激光雷达发射结构图。
附图标记：
1、雷达机柜；2、毫米波雷达分系统；21、天馈线；22、雷达发射机；23、雷达接收机；24、信号处理子系统；3、激光雷达分系统；31、光学接收子系统；311、接收望远镜；312、准直模块；313、自由空间光路；314、探测器；315、四象限校准模块；316、自校准模块；32、激光发射子系统；321、激光器；322、对中调节机构；323、控制机箱；33、光电转换及数据采集子系统；4、系统管理及数据处理分系统；41、系统管理子系统；42、数据处理子系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1-2所示，一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：包括雷达机柜1，部分设置在雷达机柜1外部、部分设置在雷达机柜1内部的毫米波雷达分系统2，设置在雷达机柜1内部的激光雷达分系统3，与毫米波雷达分系统2、激光雷达分系统3均电连接设置在雷达机柜1内部的系统管理及数据处理分系统4；
雷达机柜1用于给微波激光云雨气溶胶复合探测雷达提供恒定温度范围的工作环境，毫米波雷达分系统2用于调制射频信号并在系统管理及数据处理分系统4的控制下向大气发射射频信号，毫米波雷达分系统2用于接收微波回波信号并转换为I/Q数据发送给系统管理及数据处理分系统4，激光雷达分系统3用于产生激光信号并在系统管理及数据处理分系统4的控制下向大气发射激光信号，激光雷达分系统3用于接收大气回波光信号并转换为大气回波数字信号发送给系统管理及数据处理分系统4，系统管理及数据处理分系统4用于控制和监测毫米波雷达分系统2、激光雷达分系统3，系统管理及数据处理分系统4用于进行I/Q数据和大气回波数字信号的显示、存储和反演运算；
毫米波雷达分系统2包括用于接收微波回波信号和发射射频信号的天馈线21，激光雷达分系统3包括用于接收大气回波光信号的光学接收子系统31；
天馈线21和光学接收子系统31使用光电轴标校方法进行标校以使天馈线21的电轴和光学接收子系统31的光轴指向平行，系统管理及数据处理分系统4用于控制毫米波雷达分系统2、激光雷达分系统3以同一时间基准发射射频信号或者激光信号、接收微波回波信号或者激光回波信号，系统管理及数据处理分系统4用于将I/Q数据和大气回波数字信号联合反演。
实施例2
如图2-5所示，一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：包括雷达机柜1，部分设置在雷达机柜1外部、部分设置在雷达机柜1内部的毫米波雷达分系统2，设置在雷达机柜1内部的激光雷达分系统3，与毫米波雷达分系统2、激光雷达分系统3均电连接设置在雷达机柜1内部的系统管理及数据处理分系统4；
雷达机柜1用于给微波激光云雨气溶胶复合探测雷达提供恒定温度范围的工作环境，毫米波雷达分系统2用于调制射频信号并在系统管理及数据处理分系统4的控制下向大气发射射频信号，毫米波雷达分系统2用于接收微波回波信号并转换为I/Q数据发送给系统管理及数据处理分系统4，激光雷达分系统3用于产生激光信号并在系统管理及数据处理分系统4的控制下向大气发射激光信号，激光雷达分系统3用于接收大气回波光信号并转换为大气回波数字信号发送给系统管理及数据处理分系统4，系统管理及数据处理分系统4用于控制和监测毫米波雷达分系统2、激光雷达分系统3，系统管理及数据处理分系统4用于进行I/Q数据和大气回波数字信号的显示、存储和反演运算；
毫米波雷达分系统2包括用于接收微波回波信号和发射射频信号的天馈线21，激光雷达分系统3包括用于接收大气回波光信号的光学接收子系统31；
天馈线21和光学接收子系统31使用光电轴标校方法进行标校以使天馈线21的电轴和光学接收子系统31的光轴指向平行，系统管理及数据处理分系统4用于控制毫米波雷达分系统2、激光雷达分系统3以同一时间基准发射射频信号或者激光信号、接收微波回波信号或者激光回波信号，系统管理及数据处理分系统4用于将I/Q数据和大气回波数字信号联合反演；
毫米波雷达分系统2还包括与天馈线21电连接的雷达发射机22、雷达接收机23和与雷达接收机23电连接的信号处理子系统24，雷达发射机22和信号处理子系统24均与系统管理及数据处理分系统4电连接；
雷达发射机22用于在系统管理及数据处理分系统4的控制下调制射频信号并发送给天馈线21，雷达接收机23用于接收天馈线21发送的微波回波信号并转换为微波中频信号发送给信号处理子系统24，信号处理子系统24用于接收微波中频信号并进行高速数据采样、数字下变频、脉冲压缩转换为I/Q数据传输至系统管理及数据处理分系统4；
天馈线21包括天线和设置在天线外侧的天线罩；
雷达发射机22包括固态功率放大器单元、与固态功率放大器单元均电连接的电源控制单元、状态监测与控制单元；
雷达接收机23包括采用同轴电缆连接的接收通道、频综模块、上变频通道、标定单元和监控单元；
天线为卡塞格伦天线，天线罩一体成型，雷达发射机22为全固态发射机，雷达接收机23为双通道幅相一致接收机，雷达接收机23为超外差双通道接收。
激光雷达分系统3包括与光学接收子系统31电连接的激光发射子系统32、光电转换及数据采集子系统33；
激光发射子系统32用于产生激光信号并扩束后在系统管理及数据处理分系统4的控制下向大气发射激光信号，光学接收子系统31用于接收大气回波光信号并发送至光电转换及数据采集子系统33，光电转换及数据采集子系统33用于接收大气回波光信号转换成电信号并将电信号转换为大气回波数字信号发送给系统管理及数据处理分系统4；
如图6所示，光学接收子系统31包括依次放置的用于接收大气回波光信号的接收望远镜311，用于将大气回波光信号准直成平行光的准直模块312，用于将准直后的大气回波光信号在空间中进行折叠、偏振分光、滤波、衰减后通过聚焦镜聚焦成光信号输出的自由空间光路313，用于将探测接收的光信号转化为电信号的探测器314，用于对能量探测均匀性、偏振通道系数、探测通道灵敏度、动态范围、光强进行校准的四象限校准模块315和自校准模块316；步骤S1中的第一立方棱镜粘贴在接收望远镜311一侧边缘；
如图7所示，激光发射子系统32包括用于产生激光并准直扩束后在系统管理及数据处理分系统4的控制下发射激光的激光器321，与激光器321连接的用于使激光发射光轴与接收光轴平行的对中调节机构322和与激光器321、对中调节机构322均电连接的用于供电、通信及控制激光器321的控制机箱323；
光电转换及数据采集子系统33包括依次连接用于光子计数探测的光电转换器、用于将大气回波光信号转换成电信号的干涉滤光片和用于将电信号转换成大气回波数字信号的数据采集器；
激光发射子系统32用于发射532nm波段、1KHz的单波长激光，自由空间光路313和探测器均包含532nmP通道和532nmS通道；
四象限校准模块315包括四象限校准板，自校准模块316包括电动消偏片、挡光板和衰减片；
系统管理及数据处理分系统4包括系统管理子系统41和数据处理子系统42；
系统管理子系统41用于对毫米波雷达分系统2、激光雷达分系统3进行状态控制、故障监测、故障定位和标校控制以使毫米波雷达分系统2、激光雷达分系统3以同一时间基准发射、接收射频信号或者激光信号；
数据处理子系统42与毫米波雷达分系统2和激光雷达分系统3均电连接，数据处理子系统42用于进行I/Q数据和大气回波数字信号的显示、存储和反演运算，数据处理子系统42用于获取以下一种或多种参数信息组合：云底高、云顶高、积分云量、混合层高度、云粒子直径、云滴谱、气溶胶粒子直径、消光系数和云水/云冰含量。
光电轴标校方法包括如下步骤：
S1、光轴标定：将激光雷达分系统3和经纬仪横置在水平的光学平台上并调节相对位置，使用经纬仪发出的平行光调节及定位激光雷达分系统3的光轴指向；在接收望远镜311一侧边缘处粘贴第一立方棱镜，调节第一立方棱镜的位置和角度，当第一立方棱镜反射光线与经纬仪光线重合时，第一立方棱镜的表面法线方向即为标定的光轴指向；
S2、电轴定位：将毫米波雷达分系统2横置，在毫米波雷达分系统2的一侧放置可移动的光电轴校准仪，移动调节光电轴校准仪，获得电轴指向；在天馈线21一侧边缘处粘贴第二立方棱镜，调节第二立方棱镜的位置和角度，当第二立方棱镜反射光线与光电轴校准仪指向重合时，第二立方棱镜的表面法线方向即为标定的电轴指向；
S3、光电轴标校：将毫米波雷达分系统2和激光雷达分系统3放置在雷达机柜1中，在毫米波雷达分系统2一侧放置第一经纬仪，在激光雷达分系统3一侧放置第二经纬仪，第一经纬仪和第二经纬仪互相瞄准，使用第二经纬仪观测第一立方棱镜，使用第一经纬仪观测第二立方棱镜，将毫米波雷达分系统2固定，调节激光雷达分系统3角度，直至第一立方棱镜的反射光线与第二经纬仪光线重合，光轴与电轴指向平行，光电轴标校完成。
实施例3
如图2-5所示，一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，是一种新型的主动式遥感仪器，包括毫米波雷达分系统2、激光雷达分系统3、系统管理及数据处理分系统4、雷达机柜及结构四部分构成。其中，毫米波雷达分系统2包括天馈线21、发射、接收和信号处理子系统；激光雷达分系统3包括激光发射、光学接收和光电转换及数据采集子系统；系统管理及数据处理分系统4包括系统管理子系统41和数据处理子系统42。
天馈线21中，微波天线采用卡塞格伦体制的圆口径抛物面天线，主要由主反射体、副反射面、馈源系统、撑杆和馈电波导四部分组成。
主反射体采用复合材料或高精度铝型材，经设计加工后保证其反射面的表面精度；副反射面用铝材整体加工而成，通过四根撑杆与反射体相连接。主反射体为圆口径旋转抛物面形式，主要由中心圆筒，辐射梁，环梁及反射面组成。中心圆筒上设计基准圆孔，是检测抛物面表面误差和天线系统定焦的基准。
铝型板材反射面板采用2mm厚的合金铝板拉伸成形，每块板背面四周及中部，铆有铝型材作为加强筋。辐射梁和环梁均采用合金铝板和型材铆接而成。整个天线为多个桁架构件由定位销钉和螺栓组装形成。
馈源系统由馈源和波导固定装置等组成。在定焦时调整固定装置，可使馈源口面中心上、下移动，确保馈源处于焦点上。四根撑杆为高强度圆形钢管，为减小遮挡和电磁散射影响，四根撑杆一端沿反射体边缘“×”形分布固定于支座上，另一端会聚于馈源系统固定装置上。天线外观示意图如图2所示。
微波收发子系统，将系统管理及信号处理子系统发送的中频信号，变频放大至微波信号，发送给微波激光共口径天线子系统；对微波回波信号进行下变频转换为微波中频信号，发送至系统管理及信号处理子系统。
微波收发子系统由雷达发射机22与雷达接收机23组成。发射分系统由固态功率放大器单元、电源控制单元和状态监测与控制单元三大部分构成。固态功率放大器单元采用全固态方案，集成了驱动放大器模块和末级功率放大器模块。驱动放大器模块对信号进行预放大处理，内部集成可调衰减模块对整体增益进行补偿调整，提高整体功率放大器的功率稳定性。末级功率放大选用MMIC芯片功率放大器件，输出功率为15W，效率20％。先用两只15W功放单片通过波导耦合桥并采取探针耦合的方式合成1只功率模块，再用3只功率模块通过波导耦合桥方式合成65W发射组件的功率模块。
雷达接收机23采用经典的超外差接收机体制，主要由接收通道、频综模块、上变频通道、标定单元、监控单元。每部分之间采用同轴电缆连接。来自天线的回波信号经过馈线进入接收通道，信号经放大、滤波、下变频，得到60MHz模拟中频回波信息，送入数字中频。雷达发射/接收机工作在全相干模式。全机频率均由频率综合器生成。频率综合器产生的测试信号，是系统的标校测试信号源，由二选一微波开关、步进式程控衰减器和功分开关组件等组成了测试信号传输和功率控制通道。在终端控制下,系统能够在线完成系统相干性、动态范围、速度测试、强度标定等自动检测工作。
激光发射子系统32根据系统管理及信号处理子系统4发送的时序信号和控制开关信号，向空间发射多波长激光。
如图7所示，激光发射子系统32选择人眼安全探测(根据欧洲标准)的532nm波段，1KHz单波长的激光输出，主要由激光器321、对中调节机构322与激光器控制机箱323三部分组成。激光器321具有激光发射与准直扩束功能，对中调节机构322用于保证激光发射光轴与望远镜接收光轴平行，激光器控制机箱323为激光器和对中机构供电、与激光器和对中机构进行通信、控制等。
激光器主体模块，在时序控制信号的控制下发射激光信号至激光扩束镜头。激光器主体模块主要包括1064nm种子激光器、从动激光器、功率放大器与倍频模块组成。采用LBO和LBO组成的二次谐波对1064nm基频光进行二倍频获得532nm单频激光输出，目前已实现的倍频效率为40％。
激光扩束镜头，用于对激光器主体发射出的激光光束进行准直、扩束和发散角的压缩处理，并将处理后的激光发射出去。扩束镜头选用卡塞格林反射式，镜头安装在激光器主体结构上，对出射激光光束进行扩束整形，发射镜头扩束50倍，总光学损耗小于5％。
对中调节机构322用于调整激光的方向，使之始终处于望远镜视场范围之内。对中调节机构322主要由光轴调整驱动电路与二维转动机构组成，角度控制精度为5urad，步进步长为5urad，调整范围为±0.5°。
激光器控制机箱323主要包括控制电路、振荡器电源与放大器电源模块组成。激光器电源用于接收系统管理及信号处理子系统4的综合接口单元发送的控制信息数据包，并根据该数据包调整激光发射机工作参数；在系统管理及信号处理子系统4的综合接口单元统一时序控制下，向激光发射机发送时序控制信号，完成激光发射机时序控制；具备对激光发射机遥测功能，并将遥测值进行数字化处理后发送至系统管理及信号处理子系统。
如图6所示，光学接收处理子系统31由接收望远镜311、准直模块312、四象限校准模块313、自校准模块314、自由空间光路315、探测器316六部分组成，接收望远镜311将出射激光的回波信号进行收集汇聚，准直模312块将望远镜汇聚的光进行准直传输，自由空间光路313将准直后的回波信号在空间中进行折叠、偏振分光、滤波、衰减最终通过聚焦镜聚焦在探测器光敏面上，探测器316将接收到的光信号转化为电信号，传输给信号处理机。四象限校准模块314和自校准模块315对光学接收处理子系统的能量探测均匀性、偏振通道系数、探测通道灵敏度、动态范围、光强进行校准。
光学接收处理子系统31模式有两个工作模式：
工作模式：经气溶胶及大气分子散射的激光雷达回波信号由望远镜接收，经由望远镜焦点处的小孔光阑进行视场角的限制，由准直镜准直成平行光，电动消偏片切出光路，回波信号经过调整反射镜进行光路折叠，再经过偏振分光镜分光分为532nmP和532nmS两个通道，每个通道光路经过衰减片、滤光片后到达光电倍增管，将光信号转化为电信号后，输入给信号处理机。
校准模式：
1、能量探测均匀性标定：激光雷达进行能量探测均匀性校准时，在望远镜前端放置四象限校准板，旋转四象限校准板，使接收望远镜不同区域接收回波信号，分别记录接收望远镜不同区域通光情况下的回波信号强度，标定望远镜不同区域的回波信号强度；
2、激光回波探测通道偏振特性标定：电动消偏片切入光路，使532nm激光回波信号光消偏，同时开启532nm P通道探测器与532nm S通道探测器进行信号采集，实现偏振通道系数的校准；
3、激光回波探测通道灵敏度、动态范围、光强标定：电机将挡光板切入光路挡光，同时开启532nm P通道探测器与532nm S通道探测器实现暗环境下信号采集，实现探测通道灵敏度标定；在接收光路中切入与发射激光器重频一致的光纤激光器，电机转动依次将OD1和OD4衰减片切入光路，分别用532探测器测试衰减片切入光路前后的能量，标定出接收通道的动态范围和光强。
系统管理及数据处理分系统4对接收的微波中频信号和激光探测电信号进行放大、采集和存储；产生微波基带信号，并将其变频至中频，发送给微波收发子系统；产生时序信号和控制开关信号，发送给激光发射子系统。
系统管理与数据处理子系统4主要由综合电源单元、综合接口单元、微波控制与处理单元、激光控制与处理单元组成。
微波控制与处理单元与激光控制与处理单元配合完成雷达系统的工作流程、工作模式控制，产生微波基带信号，并将其变频至中频，发送给微波收发子系统；产生时序信号和控制信息，并将其发送给激光发射子系统；同时实现对激光和微波回波信号的实时采集与处理，处理结果发送给综合接口单元。微波与激光雷达系统控制及数据处理采用模块化、一体化设计方式。
数据处理子系统对采集的高时空匹配的微波激光回波信号进行复合反演，能够获得云体反射率因子、径向速度、速度谱宽、退偏振比，云底高、云顶高、云量、有效粒子半径和液态水含量等云的宏微观物理参数，以及大气气溶胶消光系数、后向散射系数、粒子退偏比、颗粒物浓度、光学厚度、污染物混合层高度、垂直能见度等信息，并按照规定的格式输出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：包括雷达机柜(1)，部分设置在所述雷达机柜(1)外部、部分设置在所述雷达机柜(1)内部的毫米波雷达分系统(2)，设置在所述雷达机柜(1)内部的激光雷达分系统(3)，与所述毫米波雷达分系统(2)、所述激光雷达分系统(3)均电连接设置在所述雷达机柜(1)内部的系统管理及数据处理分系统(4)；
所述雷达机柜(1)用于给微波激光云雨气溶胶复合探测雷达提供恒定温度范围的工作环境，所述毫米波雷达分系统(2)用于调制射频信号并在所述系统管理及数据处理分系统(4)的控制下向大气发射所述射频信号，所述毫米波雷达分系统(2)用于接收微波回波信号并转换为I/Q数据发送给所述系统管理及数据处理分系统(4)，所述激光雷达分系统(3)用于产生激光信号并在所述系统管理及数据处理分系统(4)的控制下向大气发射所述激光信号，所述激光雷达分系统(3)用于接收大气回波光信号并转换为大气回波数字信号发送给所述系统管理及数据处理分系统(4)，所述系统管理及数据处理分系统(4)用于控制和监测所述毫米波雷达分系统(2)、所述激光雷达分系统(3)，所述系统管理及数据处理分系统(4)用于进行所述I/Q数据和所述大气回波数字信号的显示、存储和反演运算；
所述毫米波雷达分系统(2)包括用于接收微波回波信号和发射所述射频信号的天馈线(21)，所述激光雷达分系统(3)包括用于接收所述大气回波光信号的光学接收子系统(31)；
所述天馈线(21)和所述光学接收子系统(31)使用光电轴标校方法进行标校以使所述天馈线(21)的电轴和所述光学接收子系统(31)的光轴指向平行，所述系统管理及数据处理分系统(4)用于控制所述毫米波雷达分系统(2)、所述激光雷达分系统(3)以同一时间基准发射所述射频信号或者所述激光信号、接收所述微波回波信号或者所述激光回波信号，所述系统管理及数据处理分系统(4)用于将所述I/Q数据和所述大气回波数字信号联合反演。
2.根据权利要求1所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：所述光电轴标校方法包括如下步骤：
S1、光轴标定：将所述激光雷达分系统(3)和经纬仪横置在水平的光学平台上并调节相对位置，使用所述经纬仪发出的平行光调节及定位所述激光雷达分系统(3)的所述光轴指向；在所述光学接收子系统(31)一侧边缘处粘贴第一立方棱镜，调节所述第一立方棱镜的位置和角度，当所述第一立方棱镜反射光线与所述经纬仪光线重合时，所述第一立方棱镜的表面法线方向即为标定的所述光轴指向；
S2、电轴定位：将所述毫米波雷达分系统(2)横置，在所述毫米波雷达分系统(2)的一侧放置可移动的光电轴校准仪，移动调节所述光电轴校准仪，获得所述电轴指向；在所述天馈线(21)一侧边缘处粘贴第二立方棱镜，调节所述第二立方棱镜的位置和角度，当所述第二立方棱镜反射光线与光电轴校准仪指向重合时，所述第二立方棱镜的表面法线方向即为标定的所述电轴指向；
S3、光电轴标校：将所述毫米波雷达分系统(2)和所述激光雷达分系统(3)放置在所述雷达机柜(1)中，在所述毫米波雷达分系统(2)一侧放置第一经纬仪，在所述激光雷达分系统(3)一侧放置第二经纬仪，所述第一经纬仪和所述第二经纬仪互相瞄准，使用所述第二经纬仪观测所述第一立方棱镜，使用所述第一经纬仪观测所述第二立方棱镜，将所述毫米波雷达分系统(2)固定，调节所述激光雷达分系统(3)角度，直至所述第一立方棱镜的反射光线与所述第二经纬仪光线重合，所述光轴与所述电轴指向平行，光电轴标校完成。
3.根据权利要求1所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：所述毫米波雷达分系统(2)还包括与所述天馈线(21)电连接的雷达发射机(22)、雷达接收机(23)和与所述雷达接收机(23)电连接的信号处理子系统(24)，所述雷达发射机(22)和所述信号处理子系统(24)均与所述系统管理及数据处理分系统(4)电连接；
所述雷达发射机(22)用于在所述系统管理及数据处理分系统(4)的控制下调制射频信号并发送给所述天馈线(21)，所述雷达接收机(23)用于接收所述天馈线(21)发送的所述微波回波信号并转换为微波中频信号发送给所述信号处理子系统(24)，所述信号处理子系统(24)用于接收所述微波中频信号并进行高速数据采样、数字下变频、脉冲压缩转换为所述I/Q数据传输至所述系统管理及数据处理分系统(4)。
4.根据权利要求3所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：
所述天馈线(21)包括天线和设置在所述天线外侧的天线罩；
所述雷达发射机(22)包括固态功率放大器单元、与所述固态功率放大器单元均电连接的电源控制单元、状态监测与控制单元；
所述雷达接收机(23)包括采用同轴电缆连接的接收通道、频综模块、上变频通道、标定单元和监控单元。
5.根据权利要求4所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：
所述天线为卡塞格伦天线，所述天线罩一体成型，所述雷达发射机(22)为全固态发射机，所述雷达接收机(23)为双通道幅相一致接收机，所述雷达接收机(23)为超外差双通道接收。
6.根据权利要求2所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：所述激光雷达分系统(3)包括与所述光学接收子系统(31)电连接的激光发射子系统(32)、光电转换及数据采集子系统(33)；
所述激光发射子系统(32)用于产生激光信号并扩束后在所述系统管理及数据处理分系统(4)的控制下向大气发射所述激光信号，所述光学接收子系统(31)用于接收所述大气回波光信号并发送至所述光电转换及数据采集子系统(33)，所述光电转换及数据采集子系统(33)用于接收所述大气回波光信号转换成电信号并将所述电信号转换为大气回波数字信号发送给所述系统管理及数据处理分系统(4)。
7.根据权利要求6所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：
所述光学接收子系统(31)包括依次放置的用于接收所述大气回波光信号的接收望远镜(311)，用于将所述大气回波光信号准直成平行光的准直模块(312)，用于将准直后的所述大气回波光信号在空间中进行折叠、偏振分光、滤波、衰减后通过聚焦镜聚焦成光信号输出的自由空间光路(313)，用于将探测接收的所述光信号转化为所述电信号的探测器(314)，用于对能量探测均匀性、偏振通道系数、探测通道灵敏度、动态范围、光强进行校准的四象限校准模块(315)和自校准模块(316)；步骤S1中的所述第一立方棱镜粘贴在所述接收望远镜(311)一侧边缘；
所述激光发射子系统(32)包括用于产生激光并准直扩束后在所述系统管理及数据处理分系统(4)的控制下发射激光的激光器(321)，与所述激光器(321)连接的用于使激光发射光轴与接收光轴平行的对中调节机构(322)和与所述激光器(321)、所述对中调节机构(322)均电连接的用于供电、通信及控制所述激光器(321)的控制机箱(323)；
所述光电转换及数据采集子系统(33)包括依次连接用于光子计数探测的光电转换器、用于将所述大气回波光信号转换成所述电信号的干涉滤光片和用于将所述电信号转换成所述大气回波数字信号的数据采集器。
8.根据权利要求7所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：
所述激光发射子系统(32)用于发射532nm波段、1KHz的单波长激光，所述自由空间光路(313)和所述探测器均包含532nmP通道和532nmS通道。
9.根据权利要求7所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：
所述四象限校准模块(315)包括四象限校准板，所述自校准模块(316)包括电动消偏片、挡光板和衰减片。
10.根据权利要求1所述的一种高时空匹配的微波激光云雨气溶胶复合探测雷达，其特征在于：所述系统管理及数据处理分系统(4)包括系统管理子系统(41)和数据处理子系统(42)；
所述系统管理子系统(41)用于对所述毫米波雷达分系统(2)、所述激光雷达分系统(3)进行状态控制、故障监测、故障定位和标校控制以使所述毫米波雷达分系统(2)、所述激光雷达分系统(3)以同一时间基准发射、接收所述射频信号或者所述激光信号；
所述数据处理子系统(42)与所述毫米波雷达分系统(2)和所述激光雷达分系统(3)均电连接，所述数据处理子系统(42)用于进行所述I/Q数据和所述大气回波数字信号的显示、存储和反演运算，所述数据处理子系统(42)用于获取以下一种或多种参数信息组合：云底高、云顶高、积分云量、混合层高度、云粒子直径、云滴谱、气溶胶粒子直径、消光系数和云水/云冰含量。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113238252A (zh) * 2021-07-09 2021-08-10 中国气象科学研究院 反演气溶胶微物理参数的方法、电子设备以及存储介质
CN113504525A (zh) * 2021-08-16 2021-10-15 中国气象局气象探测中心 一种雾区能见度反演方法及系统
CN113608186A (zh) * 2021-09-13 2021-11-05 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种雷达系统与光电成像系统的标校方法
CN114114322A (zh) * 2021-10-19 2022-03-01 北京遥测技术研究所 一种适用于空间应用的大气探测激光雷达系统
CN115825962A (zh) * 2023-02-16 2023-03-21 知一航宇(北京)科技有限公司 一种双频风雨云测量方法、系统及雷达
CN116299248A (zh) * 2023-05-22 2023-06-23 成都远望科技有限责任公司 一种天气雷达信号处理器标定系统及标定方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103293116A (zh) * 2013-05-03 2013-09-11 中国科学院合肥物质科学研究院 一种微脉冲差分吸收激光雷达水汽时空分布自动连续探测装置
CN103616698A (zh) * 2013-11-19 2014-03-05 中国科学院合肥物质科学研究院 一种大气细粒子时空分布拉曼米散射激光雷达测量装置
CN104880711A (zh) * 2015-05-18 2015-09-02 中国科学院合肥物质科学研究院 单波长四拉曼激光雷达探测系统及探测方法
CN106249252A (zh) * 2016-07-22 2016-12-21 西安理工大学 探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统及反演方法
US20180217240A1 (en) * 2016-05-10 2018-08-02 Suteng Innovation Technology Co., Ltd. Multiline lidar
CN110441777A (zh) * 2019-07-11 2019-11-12 中山大学 一种基于激光雷达的气溶胶垂直廓线的反演方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103293116A (zh) * 2013-05-03 2013-09-11 中国科学院合肥物质科学研究院 一种微脉冲差分吸收激光雷达水汽时空分布自动连续探测装置
CN103616698A (zh) * 2013-11-19 2014-03-05 中国科学院合肥物质科学研究院 一种大气细粒子时空分布拉曼米散射激光雷达测量装置
CN104880711A (zh) * 2015-05-18 2015-09-02 中国科学院合肥物质科学研究院 单波长四拉曼激光雷达探测系统及探测方法
US20180217240A1 (en) * 2016-05-10 2018-08-02 Suteng Innovation Technology Co., Ltd. Multiline lidar
CN106249252A (zh) * 2016-07-22 2016-12-21 西安理工大学 探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统及反演方法
CN110441777A (zh) * 2019-07-11 2019-11-12 中山大学 一种基于激光雷达的气溶胶垂直廓线的反演方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113238252A (zh) * 2021-07-09 2021-08-10 中国气象科学研究院 反演气溶胶微物理参数的方法、电子设备以及存储介质
CN113238252B (zh) * 2021-07-09 2021-12-10 中国气象科学研究院 反演气溶胶微物理参数的方法、电子设备以及存储介质
CN113504525A (zh) * 2021-08-16 2021-10-15 中国气象局气象探测中心 一种雾区能见度反演方法及系统
CN113504525B (zh) * 2021-08-16 2024-05-14 中国气象局气象探测中心 一种雾区能见度反演方法及系统
CN113608186A (zh) * 2021-09-13 2021-11-05 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种雷达系统与光电成像系统的标校方法
CN113608186B (zh) * 2021-09-13 2023-10-20 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种雷达系统与光电成像系统的标校方法
CN114114322A (zh) * 2021-10-19 2022-03-01 北京遥测技术研究所 一种适用于空间应用的大气探测激光雷达系统
CN115825962A (zh) * 2023-02-16 2023-03-21 知一航宇(北京)科技有限公司 一种双频风雨云测量方法、系统及雷达
CN116299248A (zh) * 2023-05-22 2023-06-23 成都远望科技有限责任公司 一种天气雷达信号处理器标定系统及标定方法
CN116299248B (zh) * 2023-05-22 2023-08-08 成都远望科技有限责任公司 一种天气雷达信号处理器标定系统及标定方法

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