CN114325666A - 高速运动下的相干外差测风雷达修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，雷达在高速运动的载体平台上进行数据采集，采集的数据通过运动修正算法得到大气的三维风场信息，本发明提出的高速运动下的相干外差测风雷达修正方法,可将相干外差测风技术应用于高速运动平台，并修正位于高速平台上的雷达相对于地面的运动数据，从而获得真实的大气风场的三维信息。

Description

高速运动下的相干外差测风雷达修正方法

技术领域

本发明涉及气象雷达探测技术领域，尤其涉及高速运动下的相干外差测风雷达修正方法。

背景技术

目前现有的相干外差测风雷达作为一种大气风场的传感器，多为地基式，即相对地面静态环境下探测大气中的风速与风向，若应用在高速运动平台，该传感器测得的风场速度矢量为气溶胶粒子相对雷达光轴的运动参数，是由雷达本身相对地面的高速运动及气溶胶粒子相对地面的运动(即大气风场)耦合的结果，因此，不可直接搭载在高速运动的平台上获得大气风场。

发明内容

针对上述问题，本发明所提供的方法可修正雷达本身相对地面的运动，获得真实的大气风场，即北东天坐标下的风场。

本发明通过以下技术方案实现：

高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，雷达在高速运动的载体平台上进行数据采集，采集的数据通过运动修正算法得到大气的三维风场信息；

所述运动修正算法包括以下步骤：

S1、建立3组模型坐标系，并根据3组模型坐标系得到相关数据，其中，相关数据包括2组模型坐标系的旋转角度以及雷达本振光R发射产生的四束光R1、R2、R3、R4的光轴坐标；

S2、根据S1的旋转角度得到每个旋转角度的矢量旋转表达式以及单位矢量的旋转表达式；

S3、根据S1所述的四束光R1、R2、R3、R4的光轴位置坐标得到本振光R的光轴旋转后在直角坐标系的表达式R’

S4、根据S3得到的R’与真实风速矢量以及雷达速度矢量计算出中四束光的各光轴的相对速度标量；

S5、采用最小二乘法解出S4中的相对速度标量的参数值，得到大气的三维风场信息，所述三维风场信息包括垂直风速和水平风速。

进一步的，步骤S1所述的3组模型坐标系为地理坐标系、载体坐标系和雷达坐标系，所述地理坐标系O-x_gy_gz_g采用东北天坐标系，其中原点为载体重心，x_g轴指向东，y_g轴指向正北，z_g轴指向天，所述载体坐标系O-x_by_bz_b的原点为载体中心，x_b轴沿载体横轴向右，y_b轴沿载体横轴向前，z_b轴沿载体立轴向上，所述雷达坐标系O-x_ry_rz_r为右手坐标系，其中原点为雷达底部安装面的中心，z_r轴沿雷达安装面垂直光束出射的方向，雷达安装面与载体安装面重合时，y_r轴指向y_b轴，x_r轴指向-x_b轴，z_r轴指向-z_b轴，所述R1、R2、R3、R4从雷达坐标系原点射出后与雷达坐标系的正z轴夹角均为15°，R1-R4的光轴坐标由公式(1)-(4)得到：

由(1)-(4)公式可得到R的矩阵表达式(5)为：

进一步的，步骤S1的旋转角度由载体坐标系相对于地理坐标系在x_gy_g平面绕z_g轴旋转得到航向角θ，载体坐标系相对于地理坐标系在y_gz_g平面绕x_g轴旋转得到俯仰角β，载体坐标系相对于地理坐标系在x_gz_g平面绕y_g轴旋转得到横滚角γ，单位矢量在载体坐标系中，分别依次经过航向角θ，俯仰角β，横滚角γ的顺序旋转，得到步骤S2所述的矢量旋转表达式(6)-(8)如下:

单位矢量为r＝i+0j+0k(r＝[1 0 0])，经过旋转后的矢量旋转表达式为该矢量矩阵右乘旋转矩阵，具体表达式(8)如下：

矩阵相乘满足结合律，则有公式(9)如下：

H为航向角度且满足三轴旋转矩阵，由H得到单位矢量r的旋转表达式(10)如下：

r'＝rH (10)。

进一步的，步骤S3所述本振光R经过旋转后在载体坐标系的矩阵表达式R'(11)如下：

进一步的，基于地理坐标系的真实风速矢量为Vwind，雷达的速度矢量为Vins，雷达四束光测得的相对速度标量为V_r1、、V_r2、V_r3、V_r4，则有真实风速矢量与雷达的速度矢量的差值投影到各个光轴的值等于雷达四束光光轴的相对速度标量值，表达式(12)-(16)如下：

由v_r＝(Vwind-Vins)·R' (12)

得到：

v_r1＝(U-Vx)×m_o1+(V-Vy)×m_o2+(W-Vz)×m_o3 (13)

v_r2＝(U-Vx)×m₁₁+(V-Vy)×m₁₂+(W-Vz)×m₁₃ (14)

v_r3＝(U-Vx)×m₂₁+(V-Vy)×m₂₂+(W-Vz)×m₂₃ (15)

v_r4＝(U-Vx)×m₃₁+(V-Vy)×m₃₂+(W-Vz)×m₃₃ (16)

变换可得表达式(17)-(20)如下：

v_r1+Vx×m_o1+Vy×m_o2+Vz×m_o3＝U×m_o1+V×m_o2+W×m_o3 (17)

v_r2+Vx×m₁₁+Vy×m₁₂+Vz×m₁₃＝U×m₁₁+V×m₁₂+W×m₁₃ (18)

v_r3+Vx×m₂₁+Vy×m₂₂+Vz×m₂₃＝U×m₂₁+V×m₂₂+W×m₂₃ (19)

v_r4+Vx×m₃₁+Vy×m₃₂+Vz×m₃₃＝U×m₃₁+V×m₃₂+W×m₃₃ (20)

进一步的，采用最小二乘法解出满足表达式(17)-(20)的U、V、W值，其中垂直风速为W值，水平风速公式(21)如下：

由公式(21)可得风向为矢量(-U-V)与y轴的风向夹角公式(22)-(23)如下：

当-U≥0时，

当-U≤0时，

进一步的，所述雷达采用四波束同步收发系统在高速运动的载体平台上进行数据采集，所述四波束同步收发系统包括窄线宽种子光、第一声光调制器、第二声光调制器、多路输出放大器、第一环形器、第二环形器、第三环形器、第四环形器、多轴收/发天线、分束器、第一合束器、第二合束器、第三合束器、第四合束器、第一探测器、第二探测器、第三探测器、第四探测器、多通道放大器和多通道数据采集卡，所述窄线宽种子光分别连接第一声光调制器和分束器，第一声光调制器连接第二声光调制器，第二声光调制器连接多路输出放大器，多路输出放大器分别连接第一环形器、第二环形器、第三环形器和第四环形器，第一环形器、第二环形器、第三环形器和第四环形器均连接多轴收/发天线，所述第一环形器、第一合束器和第一探测器依次连接，所述第二环形器、第二合束器和第二探测器依次连接，所述第三环形器、第三合束器和第三探测器依次连接，所述第四环形器、第四合束器和第四探测器依次连接，所述第一探测器、第二探测器、第三探测器和第四探测器通过不同通道连接多通道放大器，多通道放大器通过不同通道连接多通道数据采集卡，所述分束器分别连接第一合束器、第二合束器、第三合束器和第四合束器。

进一步的，所述四波束同步收发系统同时以一定立体角向大气中发射4束激光，并接受各自光轴路上的后向反射光进行光束扫描得到相干外差信号。

本发明的有益效果：

本发明提出的高速运动下的相干外差测风雷达修正方法,可将相干外差测风技术应用于高速运动平台，并修正位于高速平台上的雷达相对于地面的运动数据，从而获得真实的大气风场的三维信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的高速运动下的相干外差测风雷达修正方法的四波束同步收发系统结构框图；

图2为本发明提出的高速运动下的相干外差测风雷达修正方法的高速运动下的相干外差测风雷达原理流程图；

图3为本发明提出的高速运动下的相干外差测风雷达修正方法的坐标图；

图4为本发明提出的高速运动下的相干外差测风雷达修正方法的四束光轴坐标图；

图5为本发明提出的高速运动下的相干外差测风雷达修正方法的四束光轴坐标在xy面的投影坐标图；

图6为本发明提出的高速运动下的相干外差测风雷达修正方法的雷达与载体安装坐标图。

图中，1-窄线宽种子光，2-第一声光调制器，3-第二声光调制器，4-多路输出放大器，5-第一环形器，6-第二环形器，7-第三环形器，8-第四环形器，9-多轴收/发天线，10-分束器，11-第一合束器，12-第二合束器，13-第三合束器，14-第四合束器，15-第一探测器，16-第二探测器，17-第三探测器，18-第四探测器，19-多通道放大器，20-多通道数据采集卡。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明以激光相干外差测风雷达搭载于机载运动平台为例，雷达向下安装探测机下三维风场，其他搭载或安装方式以此方法类推如雷达光束向上安装，可探测上方大气三维风场场，相干外差技术可探测激光径向矢量方向每个物理分辨率距离内的气溶胶粒子与飞机在激光径向方向上的相对运动速度，由于飞机的飞行姿态、航向变化以及飞机抖动，使得激光束的径向矢量在地理坐标系中的位置实时变化，而相干外差多普勒理论探测到的气溶胶与飞机相对运动速度的大小由飞机速度和大气的风场共同作用，因此想要获得大气的三维风场，需要按照以下方法进行：

如图1，首先，雷达光源在一个周期的光束扫描时间内，假设载体平台的姿态和速度不变，考虑高速运动，本发明采用四波束收发同步扫描方案，光学收/发天线为一个四轴天线，与同时输出四束相同激光束的脉冲激光源相连，构成四波束同步光路收/发系统。

其次，雷达选取声光调制器对本振光进行移频时，结合运动载体的运动速度，选取合适的向右移频量，确保载体的运动速度分量不会超出测风雷达探测的速度量程。

再次，增加运动传感器，该运动传感器根据实际情况安装于雷达或载体上探测运动速度、航向以及姿态角等参数，该传感器主要由高精度惯导及GPS或北斗组成。若雷达安装的载体提供运动参数数据，只需在雷达上预留通信接口，接收载体运动参数即可，同时注意雷达与载体的安装方式与角度，结构安装采用硬连接方式安装在载体的轴系上；若雷达自身携带运动传感器，则雷达与载体通过减震器或减振隔离装置安装。

最后，雷达同步采集四束光路的相干外差信号以及运动传感器参数，通过运动修正算法，获得大气三维风场。

实施例2

如图2、图3、图4、图6，以机载为例，因目标载体飞机自身搭载有惯导系统，能够实时地向机载激光测风雷达提供实时飞行姿态、航向、速度、高度等数据。具体运动修正算法内容及步骤如下：

一)坐标系建模理论

首先，建立相关坐标系。定义三个坐标系，其一地理坐标系，地理坐标系O-x_g y_g z_g采用东北天坐标系。原点为载体重心，x_g轴指向东，y_g轴指向正北，z_g轴指向天。该坐标系也是飞机惯导和大气风场的坐标系。其二，飞机载体坐标系，载体坐标系O-x_b y_b z_b，原点位于飞机中心，x_b轴沿载体横轴向右(即指向右侧翅膀)，y_b轴沿载体纵轴向前(指向机头)，z_b轴沿飞机立轴向上。该系与飞机固连，载体坐标系相对于地理坐标系的方位关系就是飞机的航向和姿态。其三，雷达坐标系，雷达坐标系O-x_r y_r z_r，是一个右手坐标系，原点位于底部安装平面的中心，zr轴沿着安装面垂直顺着光束出射的方向。

如图2，航向角θ为机体坐标系相对于地理坐标系在y_g x_g平面绕z_g轴旋转的角度，范围0到360°，北向东为正，y_b轴在y_g x_g平面的投影与y_g平行(即机头在y_g x_g平面的投影指向正北)为0°。俯仰角β为机体坐标系相对于地理坐标系在y_g z_g平面绕x_g轴旋转的角度，范围0到±90°，向天为正，向地为负，y_b轴在y_g z_g平面上的投影y_g轴重合为0°。横滚角γ为机体坐标系相对于地理坐标系在X_g Z_g平面上绕y_g轴旋转的角度，范围为0到±180°，东向天为正，东向地为负，x_b轴在平面z_g x_g平面的投影，与x_g轴重合为0°，飞机载体在飞行过程中，惯导给出的飞行速度Vins(Vx Vy Vz),(Vx向东的飞行速率，Vy向北的飞行速率，Vz向上的飞行速率)、飞机姿态及航向H(θβγ)(航向角θ，俯仰β，横滚γ)。

安装后，雷达安装面与飞机安装面重合，y_r轴指向y_b轴，xr轴指向-x_b轴，z_r轴指向-z_b轴，即雷达坐标系与飞机坐标系平行如图6所示。

光轴的位置坐标，雷达四束光与正Z轴夹角为15°，均匀分布在XYZ直角坐标系的正Z立体空间内，四束光是由激光源提供，来自同一本振光，通过设计及安装，设定四束光坐标及在XY面投影如图5所示。

四束光轴R1-R4的光轴坐标由以下公式可得：

R的矩阵表达式为：

二)矢量旋转表达

单位矢量在坐标系某一位置，分别依次经过航向旋转θ，俯仰旋转β，横滚旋转γ的顺序旋转，得到各自的旋转矩阵如下:

(原始单位矩阵，每行的含义为各个轴的单位矢量在XYZ坐标系的表达的，每列的含义为每个坐标轴下的三个轴单位矢量的分量值)

假设一单位矢量r＝i+0j+0k(r＝[1 0 0]，经过旋转后的矢量表达式，应为该矢量矩阵右乘旋转矩阵，具体表达式如下：

矩阵相乘满足结合律，则有H为：

H为三轴旋转矩阵，则有：

r’＝rH。

三)光轴经旋转后在直角坐标系的表达式

光轴R经过旋转后在XYZ坐标系的矩阵为：

四)风速求取

设自然界的真实风速矢量为Vwind(u v w)(东北天坐标系)，惯导测得雷达的速度矢量为Vins(Vx Vy Vz)(东北天坐标系)，雷达四束光测得的相对速度标量为Vr1、Vr2、Vr3、Vr4(顺着光矢量风向为正，逆着光轴方向为负)。

则有，真实风矢量与惯导运动矢量的差值投影到各个光轴的数值为雷达各个光轴测得的相对速度标量值，表达式如下：

v_r＝(Vwind-Vins)·R'

得到：

v_r1＝(U-Vx)×m_o1+(V-Vy)×m_o2+(W-Vz)×m_o3

v_r2＝(U-Vx)×m₁₁+(V-Vy)×m₁₂+(W-Vz)×m₁₃

v_r3＝(U-Vx)×m₂₁+(V-Vy)×m₂₂+(W-Vz)×m₂₃

v_r4＝(U-Vx)×m₃₁+(V-Vy)×m₃₂+(W-Vz)×m₃₃

变换得：

v_r1+Vx×m_o1+Vy×m_o2+Vz×m_o3＝U×m_o1+V×m_o2+W×m_o3

v_r2+Vx×m₁₁+Vy×m₁₂+Vz×m₁₃＝U×m₁₁+V×m₁₂+W×m₁₃

v_r3+Vx×m₂₁+Vy×m₂₂+Vz×m₂₃＝U×m₂₁+V×m₂₂+W×m₂₃

v_r4+Vx×m₃₁+Vy×m₃₂+Vz×m₃₃＝U×m₃₁+V×m₃₂+W×m₃₃

五)风场三维信息转换

采用最小二乘法解出满足以上4个等式的U、V、W值。

自然界风场表达规则如下：

1)垂直气流(垂直风)

垂直气流指东北天坐标下，垂直指向天的速率及方向，即W值。

2)水平风

水平风速和风向指水平风向的合风速及合风速的来风方向，风向范围为0到360°(北吹南的风为0°，称为北风；东吹向西的风为90°，称为东风)。

风向为矢量(-U-V)与y轴(北)的风向夹角，公式如下：

当-U≥0时，

当-U＜0时，

实施例2

本实施例提出用于发射四束光并进行采集的四波束同步收发系统。

所述四波束同步收发系统包括窄线宽种子光1、第一声光调制器2、第二声光调制器3、多路输出放大器4、第一环形器5、第二环形器6、第三环形器7、第四环形器8、多轴收/发天线9、分束器10、第一合束器11、第二合束器12、第三合束器13、第四合束器14、第一探测器15、第二探测器16、第三探测器17、第四探测器18、多通道放大器19和多通道数据采集卡20，所述窄线宽种子光1分别连接第一声光调制器2和分束器10，第一声光调制器2连接第二声光调制器3，第二声光调制器3连接多路输出放大器4，多路输出放大器4分别连接第一环形器5、第二环形器6、第三环形器7和第四环形器8，第一环形器5、第二环形器6、第三环形器7和第四环形器8均连接多轴收/发天线9，所述第一环形器5、第一合束器11和第一探测器15依次连接，所述第二环形器6、第二合束器12和第二探测器16依次连接，所述第三环形器7、第三合束器13和第三探测器17依次连接，所述第四环形器8、第四合束器14和第四探测器18依次连接，所述第一探测器15、第二探测器16、第三探测器17和第四探测器18通过不同通道连接多通道放大器19，多通道放大器19通过不同通道连接多通道数据采集卡20，所述分束器10分别连接第一合束器11、第二合束器12、第三合束器13和第四合束器14，所述四波束同步收发系统同时以一定立体角向大气中发射4束激光，并接受各自光轴路上的后向反射光进行光束扫描得到相干外差信号。

实施例3

本实施例提出四波束同步收发系统的工作原理。

窄线宽种子光1分出两束光，一束光为信号光，经过第一声光调制器2和第二声光调制器3调制，变成脉冲信号，并完成移频，经移频后的脉冲信号进入具有多级预放大的多路输出放大器4，输出四束相同的激光束，各自经过环形器后链接到多轴收/发天线9,四轴天线将激光束发射到大气中，同时接受来自气溶胶粒子反射回的回波信号，再经环形器后分别连接到第一合束器11、第二合束器12、第三合束器13、第四合束器14，窄线宽种子光1分出的另一束光作为参考光经分束器10分出四束相同的参考光，与经天线和环形器接收的四个回波信号一起进入四个合束器，在合束器中进行合束相干，再经第一探测器15、第二探测器16、第三探测器17、第四探测器18转化为外差电信号，转化后的电信号非常微弱，需经多通道放大器19放大后，被多通道数据采集卡20采集后转换成数字信号完成数据采集。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，其特征在于，雷达在高速运动的载体平台上进行相干外差信号采集，采集的相干外差信号通过运动修正算法得到大气的三维风场信息；

所述运动修正算法包括以下步骤：

S1、建立3组模型坐标系，并根据3组模型坐标系得到相关数据，其中，相关数据包括2组模型坐标系的旋转角度以及雷达本振光R发射产生的四束光R1、R2、R3、R4的光轴坐标；

S2、根据S1的旋转角度得到每个旋转角度的矢量旋转表达式以及单位矢量的旋转表达式；

S3、根据S1所述的四束光R1、R2、R3、R4的光轴位置坐标得到本振光R的光轴旋转后在直角坐标系的表达式R’

S4、根据S3得到的R’与真实风速矢量以及雷达速度矢量计算出中四束光的各光轴的相对速度标量；

S5、采用最小二乘法解出S4中的相对速度标量的参数值，得到大气的三维风场信息，所述三维风场信息包括垂直风速和水平风速。

2.根据权利要求1所述的一种高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，其特征在于，步骤S1所述的3组模型坐标系为地理坐标系、载体坐标系和雷达坐标系，所述地理坐标系O-x_gy_gz_g采用东北天坐标系，其中原点为载体重心，x_g轴指向东，y_g轴指向正北，z_g轴指向天，所述载体坐标系O-x_by_bz_b的原点为载体中心，x_b轴沿载体横轴向右，y_b轴沿载体横轴向前，z_b轴沿载体立轴向上，所述雷达坐标系O-x_ry_rz_r为右手坐标系，其中原点为雷达底部安装面的中心，z_r轴沿雷达安装面垂直光束出射的方向，雷达安装面与载体安装面重合时，y_r轴指向y_b轴，x_r轴指向-x_b轴，z_r轴指向-z_b轴，所述R1、R2、R3、R4从雷达坐标系原点射出后与雷达坐标系的正z轴夹角均为15°，R1-R4的光轴坐标由公式(1)-(4)得到：

由(1)-(4)公式可得到R的矩阵表达式(5)为：

3.根据权利要求2所述的一种高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，其特征在于，步骤S1的旋转角度由载体坐标系相对于地理坐标系在x_gy_g平面绕z_g轴旋转得到航向角θ，载体坐标系相对于地理坐标系在y_gz_g平面绕x_g轴旋转得到俯仰角β，载体坐标系相对于地理坐标系在x_gz_g平面绕y_g轴旋转得到横滚角γ，单位矢量在载体坐标系中，分别依次经过航向角θ，俯仰角β，横滚角γ的顺序旋转，得到步骤S2所述的矢量旋转表达式(6)-(8)如下:

单位矢量为r＝i+0j+0k(r＝[1 0 0])，经过旋转后的矢量旋转表达式为该矢量矩阵右乘旋转矩阵，具体表达式(8)如下：

矩阵相乘满足结合律，则有公式(9)如下：

H为航向角度且满足三轴旋转矩阵，由H得到单位矢量r的旋转表达式(10)如下：

r'＝rH (10)。

4.根据权利要求3所述的一种高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，其特征在于，步骤S3所述本振光R经过旋转后在载体坐标系的矩阵表达式R'(11)如下：

5.根据权利要求4所述的一种高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，其特征在于，基于地理坐标系的真实风速矢量为Vwind，雷达的速度矢量为Vins，雷达四束光测得的相对速度标量为V_r1、、V_r2、V_r3、V_r4，则有真实风速矢量与雷达的速度矢量的差值投影到各个光轴的值等于雷达四束光光轴的相对速度标量值，表达式(12)-(16)如下：

由v_r＝(Vwind-Vins)·R' (12)

得到：

v_r1＝(U-Vx)×m_o1+(V-Vy)×m_o2+(W-Vz)×m_o3 (13)

v_r2＝(U-Vx)×m₁₁+(V-Vy)×m₁₂+(W-Vz)×m₁₃ (14)

v_r3＝(U-Vx)×m₂₁+(V-Vy)×m₂₂+(W-Vz)×m₂₃ (15)

v_r4＝(U-Vx)×m₃₁+(V-Vy)×m₃₂+(W-Vz)×m₃₃ (16)

变换可得表达式(17)-(20)如下：

v_r1+Vx×m_o1+Vy×m_o2+Vz×m_o3＝U×m_o1+V×m_o2+W×m_o3(17)

v_r2+Vx×m₁₁+Vy×m₁₂+Vz×m₁₃＝U×m₁₁+V×m₁₂+W×m₁₃(18)

v_r3+Vx×m₂₁+Vy×m₂₂+Vz×m₂₃＝U×m₂₁+V×m₂₂+W×m₂₃(19)

v_r4+Vx×m₃₁+Vy×m₃₂+Vz×m₃₃＝U×m₃₁+V×m₃₂+W×m₃₃(20)

6.根据权利要求5所述的一种高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，其特征在于，采用最小二乘法解出满足表达式(17)-(20)的U、V、W值，其中垂直风速为W值，水平风速公式(21)如下：

由公式(21)可得风向为矢量(-U-V)与y轴的夹角公式(22)-(23)如下：

当-U≥0时，

当-U≤0时，

7.根据权利要求1所述的一种高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，其特征在于，所述雷达采用四波束同步收发系统在高速运动的载体平台上进行数据采集，所述四波束同步收发系统包括窄线宽种子光、第一声光调制器、第二声光调制器、多路输出放大器、第一环形器、第二环形器、第三环形器、第四环形器、多轴收/发天线、分束器、第一合束器、第二合束器、第三合束器、第四合束器、第一探测器、第二探测器、第三探测器、第四探测器、多通道放大器和多通道数据采集卡，所述窄线宽种子光分别连接第一声光调制器和分束器，第一声光调制器连接第二声光调制器，第二声光调制器连接多路输出放大器，多路输出放大器分别连接第一环形器、第二环形器、第三环形器和第四环形器，第一环形器、第二环形器、第三环形器和第四环形器均连接多轴收/发天线，所述第一环形器、第一合束器和第一探测器依次连接，所述第二环形器、第二合束器和第二探测器依次连接，所述第三环形器、第三合束器和第三探测器依次连接，所述第四环形器、第四合束器和第四探测器依次连接，所述第一探测器、第二探测器、第三探测器和第四探测器通过不同通道连接多通道放大器，多通道放大器通过不同通道连接多通道数据采集卡，所述分束器分别连接第一合束器、第二合束器、第三合束器和第四合束器。

8.根据权利要求7所述的一种高速运动下的相干外差测风雷达修正方法，其特征在于，所述四波束同步收发系统同时以一定立体角向大气中发射4束激光，并接受各自光轴路上的后向反射光进行光束扫描得到相干外差信号。

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