CN115184954B - 一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统及方法，系统包括设置在筒体内依次设置的激光发射单元、激光接收单元、信号转换单元、扫描平台，扫描平台包括平台底座，扫描平台包括驱动组件，用于驱使固定在扫描平台上的筒体相对于平台底座在方位角上转动和俯仰运动，系统还包括信号处理单元、检测单元，信号处理单元对应引脚分别与检测单元、信号转换单元、驱动组件、激光发射单元连接，对扫描后的光斑图像数据，信号处理单元按照临边扫描探测算法进行反演计算，得到任意制定路径上的大气相干长度r 0 。其中扫描平台能够精确提供制定路径上的角度信息，结合利用临边扫描探测算法可以快速求出不同高度的大气相干长度，同时得到大气湍流
Figure 669104DEST_PATH_IMAGE001
廓线。

Description

一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统及方法
技术领域
本发明属于激光雷达的技术领域，尤其涉及一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统及方法。
背景技术
如何快速探测制定路径上的大气相干长度，一直是大气探测领域非常重视的问题和难题。特别是在激光大气传输领域，当激光在大气中传输时，由于大气湍流的影响，会引起光强起伏（闪烁）、光束的漂移和光斑的扩展，这对利用激光为载体的光电系统造成很大影响。而大气相干长度是表征大气湍流特性非常重要的参数。目前用光学手段测量大气相干长度的方法主要分为光学被动观测和光学主动观测。基于差分像运动法的大气相干长度测量仪（Differential image motion monitor，简称DIMM）是常用的光学被动观测方法，由于大气相干长度测量仪会受到导星（如恒星、太阳、信标灯）的时空限制，不能开展任意制定路径上的大气湍流探测。在DIMM的基础上发展起来的DIM-Lidar法是光学主动观测方法（它继承了差分像运动法可以消除仪器振动或近场大气扰动带来的不确定性的优点），它利用主动发射激光，在空间聚焦光束，形成信标光源，从而可以开展任意制定路径上的大气湍流探测。另外，如闪烁激光雷达由于容易受近地面湍流扰动、仪器振动的影响，差分光柱激光雷达不能实现任意制定路径的湍流观测，大大限制了这些仪器的发展和应用。DIM-Lidar法在实际应用时，需要聚焦不同的高度，而不同高度的光斑聚焦所对应的调焦量较小，而对应的聚焦高度的变动范围很大，并且通常情况下发射望远镜系统在加工、装调过程中，还会产生偏差，因此实际的聚焦高度还会偏离理论计算的聚焦高度，这就引入了发射端聚焦高度未知的问题，这进一步导致在接收端会造成采样厚度、开门高度未知的困局。
聚焦发射系统通常采用结构简单的伽利略式望远镜系统，如图6所示为扩束器2的原理图。若入射光束的束腰位置为S，激光束经过焦距为f1的平凹镜（次镜）和焦距为f2的凸透镜（主镜），调节次镜与主镜之间的距离（调焦量Δ），将激光束聚焦在距离为L处形成激光信标。发射系统的扩束比为M= - f2/f1。激光束经过发射系统的变换矩阵为：
Figure 937232DEST_PATH_IMAGE001
(1)
通过上述公式不难发现，激光信标高度与入射激光波长、发射系统的焦距、入射激光的束宽、束腰位置都存在关系。通过提高扩束比，可以得到较小的聚焦光斑，然而当激光束经过湍流时，可能会导致光斑在焦面位置分裂，因此扩束比选为10。当按照以下参数进行计算时：入射激光波长为532nm，束宽ω 0=0.009m，束腰位置s=0.5m，发射系统的焦距分别为f 1=0.03m，f 2=0.37m；按照公式（1）进行模拟可以得出激光信标聚焦高度L与调焦量Δ之间的关系如图7所示。从图7可知，不同高度的光斑聚焦（3km以上）所对应的调焦量Δ在0.1mm以下，而且变动范围很大（微米量级的调节量会发生2km以上的变动范围偏差），并且通常情况下发射望远镜系统在加工、装调过程中，还会产生偏差，因此实际的聚焦高度还会偏离理论计算的聚焦高度，这就引入了发射端聚焦高度未知的问题，这进一步导致在接收端会造成采样厚度、开门高度未知的困局。
发明内容
为了快速获得不同高度大气湍流强度，解决不同高度聚焦不准确的问题，并导致测量难以实现的问题，并且可以回避近场雷达盲区无法测量的难题。本发明提出了一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统及方法，具体技术方案如下：
一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，包括在筒体内依次设置的激光发射单元、激光接收单元、信号转换单元，还包括扫描平台，所述扫描平台包括平台底座，所述扫描平台包括驱动组件，用于驱使固定在扫描平台上的筒体相对于平台底座在方位角上转动和俯仰运动，系统还包括信号处理单元、检测单元，所述信号处理单元对应引脚分别与检测单元、信号转换单元、驱动组件、激光发射单元连接，对扫描后的光斑图像数据，所述的信号处理单元按照临边扫描探测算法进行反演计算，得到不同高度的大气相干长度r 0 ，同时得到大气湍流
Figure 79763DEST_PATH_IMAGE002
廓线。
具体地说，激光发射单元包括脉冲激光器、准直扩束器，所述脉冲激光器发射的光束经过准直扩束器后，使激光发射角被压缩，经过激光发射孔准直发射到大气中。
具体地说，所述激光接收单元包括接收望远镜、滤光片，所述接收望远镜的镜筒盖上设置有带有楔镜的两个子孔，所述滤光片设置在接收望远镜的光源输出端。
具体地说，所述激光发射单元设置在望远镜内，所述望远镜的镜筒盖上还设置有激光发射孔；所述脉冲激光器和接收望远镜的光轴平行。
具体地说，所述信号转换单元包括增强电荷耦合相机、移动结构，所述增强电荷耦合相机固定在移动结构上，在移动过程中实现像方调焦。
具体地说，所述扫描平台包括俯仰角控制机构和方位角控制机构，所述俯仰角控制机构和方位角控制机构均包括对应的俯仰角驱动和方位角驱动，所述望远镜的镜筒通过俯仰角控制机构和方位角控制机构固定安装在平台底座上。
具体地说，所述检测单元包括用于检测望远镜方位角和俯仰信息的北斗导航的陀螺仪传感器。
具体地说，所述信号处理单元包括计算机、信号采集卡、控制器，所述信号转换单元的数据经过信号采集卡后上传到计算机内进行处理，计算机还与控制器、检测单元连接。
具体地说，所述控制器与扫描平台的俯仰角驱动组件和方位角驱动组件对应引脚连接；所述控制器包括防浪涌电路、RS485收发器、ARM微控制器、光电隔离电路、驱动器、俯仰角驱动和方位角驱动、光电编码器、存储器、限位开关继电器；
所述检测单元中的陀螺仪传感器上传方位角和俯仰角信息给计算机，计算机向控制器中发送指令信号，所述指令信号通过防浪涌电路后经过RS485收发器，与ARM微控制器通讯，ARM微控制器通过读出并计算与俯仰角驱动和方位角驱动联动的光电编码器的脉冲值；存储器、限位开关继电器分别与ARM微控制器对应引脚连接。
使用上述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统的方法，包括以下步骤：
S1、计算机控制脉冲激光器发射激光光束，光束通过准直扩束器压缩发散角，进行准直发射激光光束；出射激光光束在一定高度满足点目标要求，按照光程L=c*Δt/2，L为激光信标高度，c为光速，Δt为激光传输的时间，设置好增强电荷耦合相机的延时Δt/2，探测对应的开门高度；
S2、发射到大气中的光束当达到一定高度后，激光信标满足点目标要求，即满足接收望远镜的子孔径的角分辨等于激光信标的角尺寸后，利用扫描平台，按照设定的进给角度和速度，进行扫描探测；在扫描探测过程中按照大气分层理论且认为大气湍流水平均匀，探测的光斑抖动结果按照临边扫描探测算法进行反演，得到不同高度的大气相干长度r 0 ，同时可以得到大气湍流
Figure 327205DEST_PATH_IMAGE002
廓线；
临边扫描探测算法具体计算方法如下：
在探测和对应的反演过程中，找到水平位置探测底层的r 0 （0）；并控制俯仰角控制机构和方位角控制机构，按照所需的角度和速度进行进给，按照公式（1）和（2）计算得到不同高度的大气相干长度值
Figure 132350DEST_PATH_IMAGE003
(1)
Figure 107128DEST_PATH_IMAGE004
(2)
其中L为激光信标距离接收望远镜的子孔距离，k为波数，k=2π/λ，h为垂直高度，h0，h1，h2，……，hn对应不同高度，r 0 （0）为水平探测的大气相干长度，r 0 （n）为对应hn高度的大气相干长度，θ激光出射的仰角，
Figure 415749DEST_PATH_IMAGE002
为大气湍流强度值。
本发明的优点在于：
（1）本发明用激光雷达发出的激光光束做为信标，可以探测任意制定路径上的大气相干长度，其中精准扫描平台包含带有北斗导航的陀螺仪传感器、俯仰和方位的定位、扫描机构，能够精确提供制定路径上的角度信息，结合利用临边扫描探测算法可以探测任意制定路径上的大气相干长度。
（2）该方法激光光束通过准直扩束器压缩发散角，进行准直发射激光光束，当达到一定高度后，激光信标满足点目标要求，按照激光上、下行的时间设置好开门高度，然后利用精准的扫描平台，按照一定的进给角度和速度，进行扫描探测，按照大气分层理论，探测的光斑抖动结果按照临边扫描探测算法进行反演，就可以快速得到不同高度的大气相干长度r 0 ，同时可以得到大气湍流
Figure 630830DEST_PATH_IMAGE002
廓线。使用该系统和使用方法，可以有效解决聚焦高度未知的问题，同时还能有效解决近场雷达盲区无法测量的难题，可以快速获得不同高度的大气相干长度r 0 和大气湍流
Figure 139916DEST_PATH_IMAGE002
廓线。
附图说明
图1为激光雷达探测大气相干长度原理示意图。
图2为探测大气相干长度的激光雷达结构示意图。
图3为临边扫描探测算法的示意图。
图4为精准扫描平台的控制流程图。
图5a为0.58km~5.8km共12个高度的相干长度值对应的折线图。
图5b为图5a对应的大气湍流廓线图。
图6为现有技术中扩束器的原理图。
图7为信标光聚焦高度L与调焦量Δ之间的关系图。
图8为理论计算能被探测的激光信标高度。
图中：
1、脉冲激光器；2、准直扩束器；3、接收望远镜；31、激光发射孔；4、子孔；5、滤光片；6、增强电荷耦合相机；7、控制器；8、计算机；9、陀螺仪传感器；101、俯仰角控制机构；102、方位角控制机构；103、平台底座；11、防浪涌电路；12、RS485收发器；13、ARM微控制器；14、光电隔离电路；15、驱动器；16、俯仰角驱动和方位角驱动；17、光电编码器；18、存储器；19、限位开关继电器。
具体实施方式
如图1所示，一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，包括在筒体内依次设置的激光发射单元、激光接收单元、信号转换单元，还包括扫描平台，所述扫描平台包括平台底座103，所述扫描平台包括驱动组件，用于驱使固定在扫描平台上的筒体相对于平台底座103在方位角上转动和俯仰运动，系统还包括信号处理单元、检测单元，所述信号处理单元对应引脚分别与检测单元、信号转换单元、驱动组件、激光发射单元连接。以下对各单元进行详细的描述。
激光发射单元
激光发射单元包括脉冲激光器1、准直扩束器2，所述脉冲激光器1发射的光束经过准直扩束器2后，使激光发射角被压缩，经过激光发射孔31准直发射到大气中；当达到一定高度（瑞利散射的激光信标高度一般在10-20km）后，激光信标满足点目标要求，即满足接收望远镜3的子孔4径的角分辨等于激光信标的角尺寸；激光信标的后向散射回波信号，通过大气湍流后，包含了大气湍流引起的图像畸变信息。所述脉冲激光器1为Nd:YAG脉冲激光器。
激光接收单元
如图1和图2所示，激光接收单元包括接收望远镜3、滤光片5，所述接收望远镜3的镜筒盖上设置有带有楔镜的两个子孔4，所述滤光片5设置在接收望远镜3的光源输出端，经过两个楔镜后一分为二的光束经过滤光片5；具体地说，为了方便校准光路，所述激光发射单元设置在望远镜内，所述望远镜的镜筒盖上还设置有激光发射孔31；所述脉冲激光器1和接收望远镜3的光轴平行。
信号转换单元
信号转换单元包括增强电荷耦合相机6、移动结构（附图未示出），所述增强电荷耦合相机6固定在移动结构上，在移动过程中实现像方调焦；增强电荷耦合相机6的靶面上形成与两个子孔4对应的两个光斑。
扫描平台
所述扫描平台包括俯仰角控制机构101和方位角控制机构102，所述俯仰角控制机构101和方位角控制机构102均包括对应的俯仰角驱动和方位角驱动，所述望远镜的镜筒通过俯仰角控制机构101和方位角控制机构102固定安装在平台底座103上。所述平台底座103主要功能为支撑扫描平台运转和容纳控制器7。
检测单元
所述检测单元包括用于检测望远镜方位角和俯仰信息的北斗导航的陀螺仪传感器9。
信号处理单元
信号处理单元包括计算机8、控制器7，所述增强电荷耦合相机6的数据上传到计算机8内进行处理，计算机8还与控制器7、陀螺仪传感器9连接。所述脉冲激光器1和接收望远镜3的光轴平行，因此当需要指定路径进行探测时，计算机8只需根据带有北斗导航的陀螺仪传感器9上传的方位角和俯仰角信息，就可给精准扫描平台的驱动组件发送指令，驱动组件按照指定的速度和角度进给、扫描。扫描后的光斑图像数据上传到计算机8上，按照临边扫描探测算法进行反演计算，得到不同高度的大气相干长度r 0 ，同时得到大气湍流
Figure 465855DEST_PATH_IMAGE002
廓线。
如图4所示，所述控制器7与扫描平台10的俯仰角驱动组件和方位角驱动组件对应引脚连接。所述控制器7包括防浪涌电路11、RS485收发器12、ARM微控制器13、光电隔离电路14、驱动器15、俯仰角驱动和方位角驱动16、光电编码器17、存储器18、限位开关继电器19。
所述检测单元中的陀螺仪传感器9上传方位角和俯仰角信息给计算机8，计算机8向控制器7发送指令信号，所述指令信号通过防浪涌电路后经过RS485收发器，与ARM微控制器13通讯，ARM微控制器13通过读出并计算与俯仰角驱动和方位角驱动16联动的光电编码器17的脉冲值，光电编码器17提供精确的角度计数，为精确转动提供位置信息。存储器18、限位开关继电器19分别与ARM微控制器13对应引脚连接。控制器7通过防浪涌电路11和光电隔离电路14的处理可以保证扫描平台能稳定工作。扫描平台的定位精度可以达到±0.03°，实现精确定位和扫描观测。
使用上述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统的方法，包括以下步骤：
S1、计算机8控制脉冲激光器1发射激光光束，光束通过准直扩束器2压缩发散角，进行准直发射激光光束；
S2、发射到大气中的光束当达到一定高度后，激光信标满足点目标要求，即满足接收望远镜3的子孔4径的角分辨等于激光信标的角尺寸后，利用扫描平台，按照设定的进给角度和速度，进行扫描探测；在扫描探测过程中按照大气分层理论且认为大气湍流水平均匀，探测的光斑抖动结果按照临边扫描探测算法进行反演，得到不同高度的大气相干长度r 0 ，同时可以得到大气湍流
Figure 97824DEST_PATH_IMAGE002
廓线。
如图3所示，临边扫描探测算法具体计算方法如下：
出射激光光束在一定高度满足点目标要求，按照光程L=c*Δt/2（L为激光信标高度，c为光速，Δt为激光传输的时间），设置好增强电荷耦合相机6的延时Δt/2，探测对应的开门高度；在探测和对应的反演过程中，找到水平位置探测底层的r 0 （0）；并控制俯仰角控制机构101和方位角控制机构102，按照所需的角度和速度进行进给，按照公式（2）和（3）计算得到不同高度的大气相干长度值
Figure 670757DEST_PATH_IMAGE005
(2)
Figure 450494DEST_PATH_IMAGE006
(3)
其中L为信标光源（点目标）距离接收望远镜3的子孔4距离，k为波数（k=2π/λ），h为垂直高度（h0，h1，h2，……，hn对应不同高度），r 0 （0）为水平探测的大气相干长度，r 0 （n）为对应hn高度的大气相干长度，θ激光出射的仰角，
Figure 268540DEST_PATH_IMAGE002
为湍流值。
在本方案中，选择距离激光出射位置6.7km的高山顶为标的物，做一次大气相干长度和湍流廓线扫描探测实验，从5°开始扫描，每次以5°进给，最大仰角为60°，每个高度采集20s数据，采集了0.58km~5.8km共12个高度的相干长度值（图5a），并绘制大气湍流廓线（图5b），可以看出近地面大气湍流较大（最大值为4.32×10-15m-2/3），之后随着高度增加湍流又先减小后增大，在2.8公里处又出现较大值（最大值为7.96×10-16m-2/3），之后呈逐渐减小的趋势，符合湍流的垂直分特点。
以上方案为了实现激光信标为点目标，故将探测高度设置较高的位置，因此也不需要聚焦，按照激光上行下行的时间，可以快速准确设置开门高度。具体如下：
激光信标是由自适应光学的激光导星技术衍生出来的，激光信标为点目标的要求满足接收望远镜3的子孔4径的角分辨等于激光导星的角尺寸，公式如下：
Figure 551753DEST_PATH_IMAGE007
(4)
上式中
Figure 311899DEST_PATH_IMAGE008
是激光导星的角尺寸，λ为出射激光波长，d接收望远镜3的子孔4径直径，r 0 为大气相干长度；计算激光导星的光斑直径为：
Figure 297041DEST_PATH_IMAGE009
(5)
上式中H LGS 是激光信标的高度；
选用相同扩束倍数（10X）的准直方案，当选择激光入射的光斑直径分别为3.5mm和9mm时，按照几何光学知识（信标光源的光斑直径等于入射的光斑直径加上扩束后的直径）可以计算出两种准直扩束出射的激光束，分别在6km和17km以上可以作为点目标使用。而当前的增强电荷耦合相机6相机通常具备在200mJ的单脉冲激光能量情况下，达到20km高度的光斑探测能力。
具体地说，激光信标的亮度主要是由激光的能量决定的。激光雷达方程主要用来确定接收到的回波信号的能量，它既考虑了激光雷达系统本身的参数，还考虑了各种大气介质参量的对应关系。距离激光雷达系统z处的回波信号的能量通常表达为：
Figure 964783DEST_PATH_IMAGE010
(6)
上式中：
Figure 836924DEST_PATH_IMAGE011
为出射激光的能量（mJ）；λ为出射激光的波长（nm）；Δz是大气介质对应体积元长度，其大小与后向散射能量成正比；A0/z2表示接收望远镜3的接收立体角（A0为接收望远镜3的接收面积（m2））；k(λ)为激光雷达系统的常数，需要考虑的参量如光谱透过率因子和不同系统的几何重叠因子等。β是大气介质（主要包括大气分子β m 和气溶胶β a ）的后向散射系数(km-1•sr-1)；T 2为激光信号往返的大气透过率。上式中在考虑不同激光雷达系统时，需要对几何重叠因子进行校正，一般方法是通过发射水平激光测量大气透过率，或者根据系统自身的性能参数给定。
由不同的散射机理产生的后向散射光信号是不同的，通过上式可以得出选择较大的大气后向散射特性参数可以降低对激光导引星中激光器和探测器的要求，得出后向散射回波光子数与激光器能量存在如下关系：
Figure 564709DEST_PATH_IMAGE012
(7)
上式中：E 0是出射激光单脉冲能量(mJ)，λ为出射激光的波长(m)，h为普朗克常量，值为 6.626×10-34J·s；c 为光速，值为 3×108m/s；Δz是聚焦光斑在增强电荷耦合相机6曝光开门时间内的光柱高度；T sys是系统的总透射率，T 2 z激光往返的大气透过率，z是探测高度(km)，η是探测器(增强电荷耦合相机6)的量子探测效率(%)。利用以下公式给出的大气模型进行模拟大气介质的后向散射信号：
Figure 795402DEST_PATH_IMAGE013
(8)
Figure 1256DEST_PATH_IMAGE014
(9)
为了达到上述目的，本申请中大气相干长度探测模拟使用各部件的技术参数,具体如表1所示。
Figure 993483DEST_PATH_IMAGE015
表1大气相干长度探测模拟使用各部件的技术参数表
为了保证测量精度，在子孔4径的面积内，增强电荷耦合相机6需要感应到100个以上的光电子，将相机增益开至最大，如图8可以看出，200 mJ的能量可以满足探测22km高度以下的需求。增强电荷耦合相机6利用接收到的后向散射回波信号成像，来获得激光出射位置到待测目标之间的大气湍流信息。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，包括在筒体内依次设置的激光发射单元、激光接收单元、信号转换单元，其特征在于，还包括扫描平台，所述扫描平台包括平台底座（103），所述扫描平台包括驱动组件，用于驱使固定在扫描平台上的筒体相对于平台底座（103）在方位角上转动和俯仰运动，系统还包括信号处理单元、检测单元，所述信号处理单元对应引脚分别与检测单元、信号转换单元、驱动组件、激光发射单元连接，对扫描后的光斑图像数据，所述的信号处理单元按照临边扫描探测算法进行反演计算，得到不同高度的大气相干长度r 0 ，同时得到大气湍流
Figure DEST_PATH_IMAGE001
廓线；
包括以下步骤：
S1、计算机（8）控制脉冲激光器（1）发射激光光束，光束通过准直扩束器（2）压缩发散角，进行准直发射激光光束；出射激光光束在一定高度满足点目标要求，按照光程L=c*Δt/2，L为激光信标高度，c为光速，Δt为激光传输的时间，设置好增强电荷耦合相机（6）的延时Δt/2，探测对应的开门高度；
S2、发射到大气中的光束当达到一定高度后，激光信标满足点目标要求，即满足接收望远镜（3）的子孔（4）径的角分辨等于激光信标的角尺寸后，利用扫描平台，按照设定的进给角度和速度，进行扫描探测；在扫描探测过程中按照大气分层理论且认为大气湍流水平均匀，探测的光斑抖动结果按照临边扫描探测算法进行反演，得到不同高度的大气相干长度r 0 ，同时得到大气湍流
Figure 401725DEST_PATH_IMAGE001
廓线；
临边扫描探测算法具体计算方法如下：
在探测和对应的反演过程中，找到水平位置探测底层的r 0 （0）；并控制俯仰角控制机构（101）和方位角控制机构（102），按照所需的角度和速度进行进给，按照公式（1）和（2）计算得到不同高度的大气相干长度值
Figure 853566DEST_PATH_IMAGE002
(1)
Figure DEST_PATH_IMAGE003
(2)
其中L为激光信标距离接收望远镜（3）的子孔（4）距离，k为波数，k=2π/λ，h为垂直高度，h0，h1，h2，……，hn对应不同高度，r 0 （0）为水平探测的大气相干长度，r 0 （n）为对应hn高度的大气相干长度，θ激光出射的仰角，
Figure 655300DEST_PATH_IMAGE004
为大气湍流强度值。
2.根据权利要求1所述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，其特征在于，激光发射单元包括脉冲激光器（1）、准直扩束器（2），所述脉冲激光器（1）发射的光束经过准直扩束器（2）后，使激光发射角被压缩，经过激光发射孔（31）准直发射到大气中。
3.根据权利要求2所述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，其特征在于，所述激光接收单元包括接收望远镜（3）、滤光片（5），所述接收望远镜（3）的镜筒盖上设置有带有楔镜的两个子孔（4），所述滤光片（5）设置在接收望远镜（3）的光源输出端。
4.根据权利要求3所述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，其特征在于，所述激光发射单元设置在望远镜内，所述望远镜的镜筒盖上还设置有激光发射孔（31）；所述脉冲激光器（1）和接收望远镜（3）的光轴平行。
5.根据权利要求1所述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，其特征在于，所述信号转换单元包括增强电荷耦合相机（6）、移动结构，所述增强电荷耦合相机（6）固定在移动结构上，在移动过程中实现像方调焦。
6.根据权利要求3所述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，其特征在于，所述扫描平台包括俯仰角控制机构（101）和方位角控制机构（102），所述俯仰角控制机构（101）和方位角控制机构（102）均包括对应的俯仰角驱动和方位角驱动，所述望远镜的镜筒通过俯仰角控制机构（101）和方位角控制机构（102）固定安装在平台底座（103）上。
7.根据权利要求1所述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，其特征在于，所述检测单元包括用于检测望远镜方位角和俯仰信息的北斗导航的陀螺仪传感器（9）。
8.根据权利要求1所述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，其特征在于，所述信号处理单元包括计算机（8）、信号采集卡、控制器（7），所述信号转换单元的数据经过信号采集卡后上传到计算机（8）内进行处理，计算机（8）还与控制器（7）、检测单元连接。
9.根据权利要求8所述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统，其特征在于，所述控制器（7）与扫描平台（10）的俯仰角驱动组件和方位角驱动组件对应引脚连接；所述控制器（7）包括防浪涌电路（11）、RS485收发器（12）、ARM微控制器（13）、光电隔离电路（14）、驱动器（15）、俯仰角驱动和方位角驱动（16）、光电编码器（17）、存储器（18）、限位开关继电器（19）；
所述检测单元中的陀螺仪传感器（9）上传方位角和俯仰角信息给计算机（8），计算机（8）向控制器（7）中发送指令信号，所述指令信号通过防浪涌电路（11）后经过RS485收发器（12），与ARM微控制器（13）通讯，ARM微控制器（13）通过读出并计算与俯仰角驱动和方位角驱动（16）联动的光电编码器（17）的脉冲值；存储器（18）、限位开关继电器（19）分别与ARM微控制器（13）对应引脚连接。
10.使用权利要求1-9任意一项所述的一种探测大气相干长度和湍流廓线的雷达系统的方法。
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