研究宽带信噪比和有效功率谱宽度对最大似然(ML)法多普勒频率估计结果的影响，采用探测概率和正确估计频率标准差来描述ML 算法对仿真信号和实验数据的处理性能，并与周期图最大值(PM)法所得结果进行比较。经理论仿真和对中国科学院上海光学精密机械研究所1.5 μm 全光纤相干测风激光雷达实测数据的反演处理，结果表明,高谱宽度下，ML算法的正确估计频率标准差与相比PM 可降低0.5 MHz，达到90%的探测概率所需宽带信噪比ML 算法与PM 算法相比低2 dB。表明ML 算法的正确估计频率标准差能与PM 算法相比不高于1.1 MHz，探测概率高9%。要获得风速精度小于1 m/s同时探测概率在80%以上，所需宽带信噪比大于-14 dB。
遥感 相干多普勒测风激光雷达 多普勒频率估计 最大似然法 周期图最大值法 正确估计频率标准差 探测概率
相干测风激光雷达通常采用周期图最大值法，但在远场低信噪比区域是有偏估计，因而会增加风速测量误差。距离门功率谱基线漂移现象作为误差源之一，会偏置谱峰分布基准，并干扰峰值频率检测。为了校正基线漂移，提出了基于正则化惩罚最小二乘法的先验平滑估计频谱基线方法。经过大气测风实验应用，结果表明，该方法能有效校正基线漂移，从而显著提高远场风速的估计精度，并最终提升了测风激光雷达的探测距离。
遥感 测风激光雷达 多普勒频移估计 周期图最大值法 先验平滑方法 频谱基线校正
厦门大学信息科学与技术学院光波技术研究所, 福建 厦门 361005
光纤布拉格光栅(FBG)用于微弱振动检测时，当被测振动太微弱时系统输出传感信号的信噪比小于1，从时域采集的数据很难直接测得到信号的幅度和频率信息。提出一种信号处理方法，即将传感器在时域测量获得的连续数据分段后，对每段数据分别进行快速傅里叶变换获得其对应的功率谱信号，然后将频域信号做叠加平均得到新的数据。实验结果表明，采用这种频域叠加平均的方法处理后，FBG传感信号在频域内的信噪比提高了15.6 dB，明显提升了微弱信号的检测能力。初步实验表明: 该系统对FBG波长变化的检测灵敏度可提高到1.5 fm。该信号处理方法特别适合噪声环境恶劣、被测信号以一定频率持续存在的工程应用领域，对实际环境下微小振动的识别与检测具有较大的意义。
光纤光学 光纤布拉格光栅 高灵敏度振动 平均周期图
1 军械工程学院电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
2 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
相干多普勒测风激光雷达通常会采用周期图最大值法(PM)提取不同距离门信号的多普勒频移(对应风速)信息。由于噪声和相干效率的影响,个别距离门信号会出现信噪比(SNR)突然降低的情况,从而导致系统的探测概率降低,影响系统整体的探测性能。为了解决个别距离门信号多普勒频移的错误估计问题,提出了一种新的非线性自适应多普勒频移估计方法。该方法利用风速的连续性,标定错误距离门,并自适应地利用强信噪比区域的多普勒频移统计数据来弥补信噪比变差而出现的估计错误。分别利用了仿真模型和一套1.54 μm全光纤相干激光雷达系统获得了风场测量数据,对比了使用该技术前后反演得到的风速趋势,证明该方法能够有效地解决上述问题。
相干激光雷达 多普勒频移估计 非线性自适应多普勒频移估计 周期图最大值法 coherent doppler lidar Doppler-shift estimation novel nonlinear adaptive Doppler-shift estimation periodogram
中国科学技术大学电子工程与信息科学系,安徽,合肥,230027
针对LFMCW雷达中调频非线性剩余频率误差的估计问题,提出了一种基于过零检测和周期图的参数估计方法,详细分析了相位调制正弦信号的过零检测误差.仿真试验表明,该方法能够精确地估计调频非线性剩余频差,具有较高的运算效率,并给出了一个实际试验结果.
LFMCW雷达 非线性剩余频差 过零检测 周期图. LFMCW radar nonlinear residual frequency errors zero crossing detection periodogram.
