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风是气候学和大气动力学研究的重要参数之一,大气中风速的精确测量对研究全球气候变化,提高数值天气预报的精度,减小各种气象灾害的影响等方面具有重要的意义。多普勒测风激光雷达以其高分辨率、高精度、大探测范围,能提供全球晴空条件下三维风场信息的能力,引起了世界上多个国家的关注和重视。
本文主要研究了基于双Fabry-Perot标准具鉴频的直接探测多普勒测风激光雷达及其信号处理方法。详细的分析了Fabry-Perot标准具的频谱响应函数;对双Fabry-Perot标准具的长期稳定性对风速反演的影响进行了分析。针对激光雷达信号的非平稳性,分析了中值滤波和小波滤波方法对该种信号处理时所存在的问题;本文采用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法对直接探测多普勒激光雷达信号进行处理。当信号包含较强的逆变信息时,直接使用EMD方法可能会存在模态混叠的缺点;本文提出信号分段采用EMD方法处理,即是利用连续小波变换模极大理论和统计检测理论对激光雷达信号的强度起伏进行检测;检测出的信号强逆变区域保留不参与EMD方法处理,信号的其余部分则使用EMD方法处理。信号分段采用EMD方法处理可有效的消除模态混叠现象。最后对三种方法进行了比较,结果表明了EMD方法的有效性。