探测人体呼吸的多普勒搜救雷达数字信号处理(英文) 被引量：1

1

作者 奥列格V.西特尼科 《雷达科学与技术》 2013年第2期111-117,共7页

描述了相干多普勒雷达人体呼吸回波信号的试验研究结果,给出了信息处理的频谱与时域实现及其统计特性。试验表明,在微波频段的声音信号中,人体呼吸引起的回波信号相位调制产生的过程具有周期性关联随机过程的特性。基于等距栅格对该过... 描述了相干多普勒雷达人体呼吸回波信号的试验研究结果,给出了信息处理的频谱与时域实现及其统计特性。试验表明,在微波频段的声音信号中,人体呼吸引起的回波信号相位调制产生的过程具有周期性关联随机过程的特性。基于等距栅格对该过程的统计特性进行计算,其周期与过程关联周期相等。文中提出了一种随机准则来估算关联周期。对基于等距栅格的过程的遍历性作了理论验证和试验证实。 展开更多

关键词 相干多普勒雷达 谱函数信息处理 统计特性 关联随机过程

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基于短距相干测风激光雷达的机场低空风切变观测 被引量：20

2

作者 张洪玮 吴松华 +1 位作者 尹嘉萍 王琪超 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期468-476,共9页

介绍了低空风切变及其预警的研究工作、相干多普勒测风激光雷达反演风场算法以及计算下滑道逆风廓线算法.进一步分析了2015年冬季和2016年春季北京首都机场低空风切变观测实验中所观测到的风切变案例,利用多种测量模式开展案例中风切变... 介绍了低空风切变及其预警的研究工作、相干多普勒测风激光雷达反演风场算法以及计算下滑道逆风廓线算法.进一步分析了2015年冬季和2016年春季北京首都机场低空风切变观测实验中所观测到的风切变案例,利用多种测量模式开展案例中风切变的监测,并对风切变观测结果进行了验证.实验结果表明,短距相干多普勒测风激光雷达多种测量模式均可能有效探测低空风切变. 展开更多

关键词 低空风切变 相干多普勒激光雷达 逆风廓线 航空安全

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人眼安全相干多普勒测风激光雷达全光纤单频激光器 被引量：14

3

作者 刘源 刘继桥 陈卫标 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1857-1860,共4页

为了满足近距离相干测风激光雷达对激光发射源的需求,采用种子源振荡-放大(MOPA)的工作方式,对小型化、全光纤、高重复频率、窄线宽并处于人眼安全工作波段的激光雷达用单频脉冲激光器进行了研究。实现激光输出波长1542.4 nm,重复频率10... 为了满足近距离相干测风激光雷达对激光发射源的需求,采用种子源振荡-放大(MOPA)的工作方式,对小型化、全光纤、高重复频率、窄线宽并处于人眼安全工作波段的激光雷达用单频脉冲激光器进行了研究。实现激光输出波长1542.4 nm,重复频率10 kHz,脉冲宽度500 ns,线宽1 MHz,平均输出功率50 mW,峰值功率10 W,单脉冲能量5μJ。该激光器可作为近距离相干激光雷达发射源。 展开更多

关键词 激光技术 相干多普勒激光雷达 单频激光器 高重复频率 全光纤

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相干多普勒激光雷达观测渤黄海海洋大气边界层高度研究 被引量：13

4

作者 王东祥 宋小全 +2 位作者 冯长中 王希涛 吴松华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第A01期1-7,共7页

2014年4月27日至2014年5月19日在“国家自然科学基金委2014年渤黄海共享航次春季航次”中，中国海洋大学利用自行研制的相干多普勒激光雷达在渤黄海32°N～40°N，118．5°E～125．3°E区域内观测海上大气边界层结构。... 2014年4月27日至2014年5月19日在“国家自然科学基金委2014年渤黄海共享航次春季航次”中，中国海洋大学利用自行研制的相干多普勒激光雷达在渤黄海32°N～40°N，118．5°E～125．3°E区域内观测海上大气边界层结构。相干多普勒激光雷达垂直指向发射激光和接收回波时，利用不同高度距离库内快速傅里叶变换谱的峰值计算了信号的信噪比，基于梯度法从信噪比廓线数据反演和提取大气边界层高度。该结果与同步的探空仪数据、Vaisala商业化的CL31型云高仪边界层高度进行对比，相干多普勒激光雷达结果与探空仪位温数据提取结果的相关性为79％，标准差为610m；相干多普勒激光雷达与探空仪相对湿度数据提取结果的相关性为90％，标准差为370ITI；相干多普勒激光雷达与云高仪获取结果的相关性为94％，标准差为320m。 展开更多

关键词 遥感 相干多普勒激光雷达 大气边界层高度 探空仪 信噪比

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低信噪比下相干多普勒激光雷达风场矢量反演算法 被引量：12

5

作者 赵萌 郭磐 +3 位作者 芮训豹 陈思颖 张寅超 陈和 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期278-288,共11页

为了能在低信噪比情况下获得高精度矢量风速,采用非线性最优化理论中的序列二次规划(SQP)求解滤波正弦波拟合(FSWF),实现了速度方位显示(VAD)算法中矢量风场的反演。基于模拟数据进行仿真实验,以反演结果的均方根误差作为评价指标,对比... 为了能在低信噪比情况下获得高精度矢量风速,采用非线性最优化理论中的序列二次规划(SQP)求解滤波正弦波拟合(FSWF),实现了速度方位显示(VAD)算法中矢量风场的反演。基于模拟数据进行仿真实验,以反演结果的均方根误差作为评价指标,对比直接正弦波拟合(DSWF)和SQP-FSWF两种算法,结果表明在低信噪比条件下SQP-FSWF算法的反演效果优于DSWF算法。在FSWF计算中,基于风场反演结果的时空连续性,对比SQP算法和无约束最优化算法中的拟牛顿法,结果表明,SQP算法在低信噪比下效果更好。开展了激光雷达和探空气球的风场测量对比实验,获取了真实的激光雷达回波信号和同步探空气球数据,以进一步评估算法的可靠性。实验结果显示,SQP-FSWF算法得到的风速反演结果,同作为对比对象的探空气球的测量结果(水平风速、水平风向),两者间的相关系数分别为0.993和0.988,平均误差分别为0.2 m/s和3.28°,均方根误差分别为0.28 m/s和4.62°。对比分析反演结果的时空连续性发现,所提出方法在低信噪比下时空连续性更好,与模拟数据实验结果的效果表现一致。 展开更多

关键词 遥感 相干多普勒激光雷达 速度方位显示 序列二次规划算法 信噪比

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相干多普勒激光雷达技术 被引量：4

6

作者 王迎强 《雷达科学与技术》 2007年第2期100-104,114,共6页

与传统微波雷达相比,激光雷达具有更高的空间分辨率和灵敏度。激光多普勒雷达作为有效的测速手段,已在遥感空中风场方面得到具体应用。该文介绍了国内外相干多普勒激光雷达的发展情况,并对固态相干多普勒激光雷达的基本组成、工作原理... 与传统微波雷达相比,激光雷达具有更高的空间分辨率和灵敏度。激光多普勒雷达作为有效的测速手段,已在遥感空中风场方面得到具体应用。该文介绍了国内外相干多普勒激光雷达的发展情况,并对固态相干多普勒激光雷达的基本组成、工作原理、回波机制以及检测信噪比作了比较详细的论述和分析。文中还结合固态相干激光雷达的特点对该领域的发展趋势作了展望:机载、星载相干激光多普勒雷达技术将得到迅速发展,在军事和民用方面有着广阔的应用价值。 展开更多

关键词 相干多普勒激光雷达 相干探测 信噪比 前景预测

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基于相干多普勒激光雷达的北京机场春季低空风切变观测研究 被引量：5

7

作者 张洪玮 王琪超 吴松华 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2018年第1期34-41,共8页

低空风切变极易对起降过程中的飞行器、风力发电机的结构产生破坏性影响。简要介绍了低空风切变及风切变的危害,详细介绍了相干多普勒激光雷达的工作原理和低空风廓线反演算法,以及利用风廓线、风矢量图、风速梯度图等观测数据提取风切... 低空风切变极易对起降过程中的飞行器、风力发电机的结构产生破坏性影响。简要介绍了低空风切变及风切变的危害,详细介绍了相干多普勒激光雷达的工作原理和低空风廓线反演算法,以及利用风廓线、风矢量图、风速梯度图等观测数据提取风切变的方法。分析了2015年春季北京首都机场低空风切变个例发生的气象条件和风切变强度。实验结果表明相干多普勒测风激光雷达能有效探测分析低空风切变。 展开更多

关键词 低空风切变 相干多普勒激光雷达 风廓线

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基于光纤激光器的相干多普勒激光雷达 被引量：4

8

作者 马宗峰 孙俊杰 +1 位作者 杨玉生 文怀涛 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2409-2412,共4页

介绍了一种基于掺铒光纤激光器的相干测速激光雷达,该雷达具有成本低、可靠性高和结构新颖的特点。雷达系统的光路完全采用通信用光纤器件构成,单模光纤耦合器用作分光器和混频器,偏振无关的光纤环形器用作光学天线收发开关,所有光路器... 介绍了一种基于掺铒光纤激光器的相干测速激光雷达,该雷达具有成本低、可靠性高和结构新颖的特点。雷达系统的光路完全采用通信用光纤器件构成,单模光纤耦合器用作分光器和混频器,偏振无关的光纤环形器用作光学天线收发开关,所有光路器件采用单模光纤连接。雷达系统采用频谱分析法进行鉴频获取中频信号的中心频率。研制了原理样机并进行测速试验,系统可以探测的最小速度小于0.4 mm/s,测速精度优于0.1%,输出非线性度小于70×10^(-6)。 展开更多

关键词 相干多普勒激光雷达 掺铒光纤激光器 多普勒频移 速度测量

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基于多普勒激光雷达的青岛地区大气物质边界层高度反演与分析

9

作者 王俊博 王筱晔 +5 位作者 任超 孙康闻 尹嘉萍 范梦奇 戴光耀 吴松华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期64-78,共15页

为了提升大气物质边界层高度(AMBLH)的识别准确性,基于2020年11月至2021年11月在青岛开展的大气边界层(ABL)观测实验,提出了一种基于相干多普勒激光雷达(CDL)信噪比数据的AMBLH的综合反演方法,并应用此方法反演得到了青岛地区的AMBLH,... 为了提升大气物质边界层高度(AMBLH)的识别准确性,基于2020年11月至2021年11月在青岛开展的大气边界层(ABL)观测实验,提出了一种基于相干多普勒激光雷达(CDL)信噪比数据的AMBLH的综合反演方法,并应用此方法反演得到了青岛地区的AMBLH,其与探空仪反演结果的相关度为0.93。分析了青岛一年内的AMBLH发展情况,发现各月份AMBLH均有日变化特征,其中6、7月特征相对较弱,推测这与夏季来自海洋的东南风盛行有关。AMBLH月均值在全年呈起伏波动趋势,在冬末至春初、夏末至秋初的阶段逐步增大。AMBLH月均中位数4月最高、6月最低,AMBLH季度发展程度由高到低的顺序为春季、冬季、秋季、夏季,其中春季和冬季高度相近。AMBLH各季度日变化中抬升趋势出现的时间为夏季早于春季,秋季与春季相近并早于冬季。 展开更多

关键词 大气光学 相干多普勒激光雷达 大气物质边界层高度 综合反演方法

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基于线型预测频谱估计的相干激光雷达功率谱分析方法

10

作者 陈沛 张洪玮 +5 位作者 刘晓英 张芯瑜 张开俊 陈丽晶 伏龙延 吴松华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期78-93,共16页

基于多普勒效应的相干激光雷达广泛应用于测风等大气探测领域,实际应用于风场观测时,由于噪声杂波干扰、回波信号较弱和风场不均匀性等影响了多普勒频移估计的精度。为准确估计激光雷达弱回波信号中的多普勒频移,提升相干测风激光雷达... 基于多普勒效应的相干激光雷达广泛应用于测风等大气探测领域,实际应用于风场观测时,由于噪声杂波干扰、回波信号较弱和风场不均匀性等影响了多普勒频移估计的精度。为准确估计激光雷达弱回波信号中的多普勒频移,提升相干测风激光雷达的探测距离和探测精度,文中开展了基于激光雷达功率谱信号的多普勒频移估计算法以及探测性能提升的评估研究。在快速傅里叶变换的基础上,提出了一种结合线性预测频谱估计与导数增强方法的功率谱分析方法,通过与常用的最大似然离散谱峰值频移估计算法(ML DSP算法)进行比较,验证了文中方法在相干测风激光雷达微弱信号频移估计过程中的优势。风速数据的时间及空间相关性分析结果表明,功率谱分析方法具有更好的风速估计稳定性,有效风场探测距离相较ML DSP算法提升了73%。与超声风速计对比结果表明,文中提出的综合算法在弱信号情况下的风速测量精度高,风速结果与超声风速计的标准偏差相较ML DSP算法降低了0.23 m/s,偏离率BIAS降低了0.3 m/s,有效提高了低信噪比范围内多普勒频移估计的精度。 展开更多

关键词 相干多普勒激光雷达 多普勒频移估计 弱信号识别 峰值检索

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新疆地区陆上风电场风机尾流特征分析 被引量：6

11

作者 于晓庆 吴松华 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2019年第4期250-258,共9页

风机的尾流效应会导致风能的转化效率下降,还会增加湍流引起的机械应力损伤,降低风机的稳定性和服务寿命.为研究新疆地区陆上风电场风机尾流特征,2015年11月于新疆地区陆上风电场使用脉冲相干多普勒激光雷达进行风场观测。通过分析得到... 风机的尾流效应会导致风能的转化效率下降,还会增加湍流引起的机械应力损伤,降低风机的稳定性和服务寿命.为研究新疆地区陆上风电场风机尾流特征,2015年11月于新疆地区陆上风电场使用脉冲相干多普勒激光雷达进行风场观测。通过分析得到新疆地区陆上风电场风机尾流特征,主要包括风速损失率、尾流宽度、尾流长度及其平均结果,最大风速损失率,尾流长度随时间的变化趋势、与风速之间的关系等,发现风速损失率、尾流宽度、尾流长度与背景风速、湍流强度有关。 展开更多

关键词 脉冲相干多普勒激光雷达 风机 尾流效应

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