张家港智能化毫米波测风雷达设计

用雷达定位技术测定高空风的方法，分为一次雷达测风和二次雷达测风两种。前者跟踪气球下面的反射靶定位，后者跟踪探空仪的发射回答器定位。但是两者测定的都是目标的仰角、方位角和斜距。通过这三个参数，目标的空间位置即可确定，因而可以**计算出高空风 [1]。雷达对高空风的测量，需要气象气球的配合。通过释放气象气球，追踪其空中运行轨迹，可以计算出高空风的风向、风速。雷达的定位是根据仰角、方位角和斜距，相对于经纬仪通过仰角、方位角和高度对气球定位的方法，雷达测风要简单得多。雷达天线发射出电磁波，电磁波在空中传播，遇到障碍物被反射回来，后被雷达天线接收。因为电磁波在空中的传播速度是一定的，乘以雷达发射和接收电磁波的时间差，则可计算出雷达至目标物的斜距。再借助雷达自身的测角系统，测定雷达与目标物之间的仰角和方位角，即可计算出风速和风向。现场可编程门阵列（FPGA）芯片对回波信号进行实时处理。张家港智能化毫米波测风雷达设计

二极管泵浦固体激光成像雷达（Diode-pumped solid state laser radar）是以半导体激光二极管泵浦的固体激光器为**器件，集发射机、接收机和扫描器于一体的主动探测系统。其采用高重复频率激光器与雪崩二极管探测器，具备体积小、无需制冷的特性，支持扫描与非扫描成像模式，波长范围覆盖1μm和2μm至3μm，典型应用包括Nd:YAG、Nd:YLF等激光器类型 [1-2]。该技术始于20世纪80年代末，90年代美国林肯实验室研制的火池测距雷达实现了2kW峰值功率、2km探测距离及0.25m分辨率。Fibertek公司开发的直升机防撞系统采用1.54μm波长激光器，设置15kHz脉冲重复频率与5ns脉宽，通过圆周平移扫描识别高压电缆等障碍物 [2] [5]。***领域主要应用于巡航导弹精确制导、弹道测风雷达风速测量，民用领域覆盖机器人视觉、环境污染监测等场景 [1] [3-4]。张家港智能化毫米波测风雷达设计不受雨雾、霜冻、光照强度影响，可在雷暴、浓雾等恶劣天气下稳定工作。

之后，空载激光扫瞄仪随即发展相当快速，约从1995年开始商业化，已有10多家厂商生产空载激光扫瞄仪，可选择的型号超过30种（Baltsavias-1999）。研发空载激光扫瞄仪的原始目的是观测多重反射（multiple echoes）的观测值，测出地表及树顶的高度模型。由于其高度自动化及精确的观测成果用空载激光扫瞄仪为主要的DTM生产工具。研发进程美国诺斯罗普公司为美国**高级研究计划局研制的ALARMS机载水雷探测系统，具有自动、实时检测功能和三维定位能力，定位分辨率高，可以24小时工作，采用卵形扫描方式探测水下可疑目标。

测云雷达是气象雷达的一种，主要用于探测云顶、云底高度及多层云的层次分布，通过发射毫米波段的电磁波并接收云粒子的散射信号，获取云层高度、厚度、含水量及粒子相态等数据。其工作波长通常为1.25厘米或0.86厘米（对应Ka、W波段），适用于观测高层云、中层云及未形成降水的云系。该设备可与天气雷达、风廓线雷达结合使用，提升机场低能见度天气的监测预警能力，并为人工增雨、航天器发射等领域提供气象保障。测云雷达技术起源于20世纪50年代，美国于60年代末研制出35吉赫测云雷达。中国相关研究始于70年代末，2006年研制首部机动式多普勒双偏振毫米波测云雷达，2019年完成可移式毫米波测云雷达改造并应用于青藏高原科考观测。2020年国内***无人机载测云雷达在台风探测试验中表现稳定，数据为台风路径预报提供了关键支持。与光学测风仪器相比，毫米波雷达不受天气条件的限制，可以在雨、雾等恶劣天气下正常工作。

激光雷达缺点首先，工作时受天气和大气影响大。激光一般在晴朗的天气里衰减较小，传播距离较远。而在大雨、浓烟、浓雾等坏天气里，衰减急剧加大，传播距离大受影响。如工作波长为10.6μm的co2激光，是所有激光中大气传输性能较好的，在坏天气的衰减是晴天的6倍。地面或低空使用的co2激光雷达的作用距离，晴天为10—20千米，而坏天气则降至1 千米以内。而且，大气环流还会使激光光束发生畸变、抖动，直接影响激光雷达的测量精度。其次，由于激光雷达的波束极窄，在空间搜索目标非常困难，直接影响对非合作目标的截获概率和探测效率，只能在较小的范围内搜索、捕获目标，因而激光雷达较少单独直接应用于战场进行目标探测和搜索。功耗与成本：功耗低于50W，成本较传统激光雷达降低40%，支持大规模部署。常熟智能化毫米波测风雷达批量定制

这种雷达技术具有高分辨率和高灵敏度的特点，能够在较短的距离内精确测量风速和风向变化。张家港智能化毫米波测风雷达设计

用激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统、接收系统 、信息处理等部分组成。发射系统是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器以及光学扩束单元等组成；接收系统采用望远镜和各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等组合。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法按照探测的原理不同可以分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光、多普勒等激光雷达。张家港智能化毫米波测风雷达设计

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