【技术实现步骤摘要】
本申请涉及气象，尤其是一种用于云雾探测的毫米波与激光复合雷达系统。
技术介绍
1、云雾引发的低能见度天气是影响交通和作业安全的重要因素，尤其是沿海地区的海雾可能会导致船只偏航、碰撞及触礁等事故，给人民生命财产和港口生产作业造成严重损失，因此开展云雾探测对气象灾害的防范具有重要意义。
2、随着雷达技术及硬件器件的技术进步，目前利用雷达来实现云雾探测的做法越来越引起人们的重视，并取得一定的成功案例。常见的使用雷达实现云雾探测的方法主要有两种：(1)毫米波气象雷达。微小的云雾粒子对波长很短的毫米波散射能力强，毫米波气象雷达正是利用这一特点来实现云雾探测的。(2)激光雷达，作为一种主动式光学遥感探测设备，其同样可以用于云雾探测，且在近些年取得了长足的进展。
3、毫米波气象雷达对于云、浓雾、弱降水的穿透性更强，而激光雷达对于淡云、轻雾的探测灵敏度更好，且其更容易得到接近于视觉的能见度信息。由上可以看出，同样作为云雾探测的设备，激光雷达与毫米波气象雷达由于各自的电磁波波长特点，各自具有不同的优点，但也都有各自的使用局限性。
技术实现思路
1、本申请针对上述问题及技术需求，提出了一种用于云雾探测的毫米波与激光复合雷达系统，本申请的技术方案如下：
2、一种用于云雾探测的毫米波与激光复合雷达系统，该毫米波与激光复合雷达系统包括综合控制模块、毫米波雷达模组、激光雷达模组和频率综合器；
3、综合控制模块分别连接毫米波雷达模组和激光雷达模组；毫米波雷达模组包
4、毫米波与激光复合雷达系统实现的云雾探测方法包括：
5、综合控制模块控制毫米波收发控制模块和激光收发控制模块均到达扫描任务的起始扫描位置后，在扫描任务的起始扫描时刻tstart同时向毫米波收发控制模块和激光收发控制模块发送开始扫描指令；
6、毫米波收发控制模块根据开始扫描指令按照毫米波时序控制模块产生的工作时序进行扫描，并从数据记录起始脉冲开始获取毫米波径向数据传输给综合控制模块；同时，激光收发控制模块根据开始扫描指令按照激光时序控制模块产生的工作时序进行扫描，并从数据记录起始脉冲开始获取激光径向数据传输给综合控制模块；综合控制模块对同一时刻获取到的毫米波径向数据和激光径向数据进行数据融合后进行云雾探测；毫米波时序控制模块和激光时序控制模块根据同步信号以同一个导前脉冲为数据记录起始脉冲；
7、其中，毫米波时序控制模块和激光时序控制模块基于频率综合器提供的参考时钟产生满足预定关系的工作时序，使得毫米波雷达模组和激光雷达模组的数据率相同。
8、其进一步的技术方案为，毫米波时序控制模块和激光时序控制模块产生的工作时序所满足的预定关系包括：
9、激光收发控制模块的脉冲重复频率为prfl且取n点的脉冲累积；毫米波收发控制模块的脉冲重复频率为prfm、每个驻留做nfft点的傅里叶变换并取m点的非相干累积；且prfl＝n×prfm，n＝n×m×nfft；其中，n、n和m均为参数。
10、其进一步的技术方案为，毫米波与激光复合雷达系统在每个扫描周期执行的一个扫描任务包括k个子扫描任务，每项子扫描任务具有各自的子任务起始角度以及子任务持续时长，第一项子扫描任务的子任务起始角度为扫描任务的起始扫描位置；
11、综合控制模块控制毫米波收发控制模块和激光收发控制模块执行扫描任务还包括：
12、初始化参数k＝1并初始化t1＝tstart；
13、控制毫米波收发控制模块和激光收发控制模块均到达第k项子扫描任务的子任务起始角度；
14、在tk时刻同时向毫米波收发控制模块和激光收发控制模块发送开始扫描指令以指示毫米波收发控制模块和激光收发控制模块执行第k项子扫描任务，δtk是第k项子扫描任务的子任务持续时长，且对于任意k≥2时tk＝tk-1+δtk-1；
15、在确定毫米波收发控制模块和激光收发控制模块执行完成第k项子扫描任务后，令k＝k+1并再次执行控制毫米波收发控制模块和激光收发控制模块均到达第k项子扫描任务的子任务起始角度的步骤，直至k＝k。
16、其进一步的技术方案为，毫米波与激光复合雷达系统采用ppi扫描模式、rhi扫描模式和thi扫描模式中的任意一种扫描模式执行每项子扫描任务。
17、其进一步的技术方案为，当毫米波与激光复合雷达系统采用ppi扫描模式或rhi扫描模式执行任意第k项子扫描任务时，当检测到毫米波收发控制模块和激光收发控制模块均到达第k项子扫描任务的子任务终止角度时，确定毫米波收发控制模块和激光收发控制模块执行完成第k项子扫描任务；
18、当毫米波与激光复合雷达系统采用thi扫描模式执行任意第k项子扫描任务时，当检测到执行第k项子扫描任务时接收到的毫米波径向数据和激光径向数据分别达到数量阈值时，确定毫米波收发控制模块和激光收发控制模块执行完成第k项子扫描任务。
19、其进一步的技术方案为，综合控制模块控制毫米波收发控制模块和激光收发控制模块执行第k项子扫描任务包括：
20、控制毫米波收发控制模块按照扫描速度配置表中的扫描速度sm(k)执行第k项子扫描任务、以及控制激光收发控制模块按照扫描速度配置表中的扫描速度sl(k)执行第k项子扫描任务。
21、其进一步的技术方案为，毫米波与激光复合雷达系统实现的云雾探测方法还包括：
22、综合控制模块根据毫米波收发控制模块和激光收发控制模块在当前扫描周期执行第k项子扫描任务的执行情况更新扫描速度配置表中的扫描速度sm(k)和/或扫描速度sl(k)，并在下一个扫描周期按照更新后的扫描速度配置表控制毫米波收发控制模块和激光收发控制模块执行第k项子扫描任务。
23、其进一步的技术方案为，更新扫描速度配置表中的扫描速度sm(k)和/或扫描速度sl(k)包括：
24、当毫米波收发控制模块执行完成第k项子扫描任务的耗时比激光收发控制模块执行完成第k项子扫描任务的耗时短超过时差阈值时，按照预定比例减小扫描速度sm(k)和/或按照预定比例增大扫描速度sl(k)；
25、当毫米波收发控制模块执行完成第k项子扫描任务的耗时比激光收发控制模块执行完成第k项子扫描任务的耗时长超过时差阈值时，按照预定比例增大扫描速度sm(k)和/或按照预定比例减小扫描速度sl(k)。
26、其进一步的技术方案为，毫米波与激光复合雷达系统实现的云雾探测方法还包括：
27、综合控制模块在确定当前处于联合扫描模式时，控制毫米波雷达模组和激光雷达模组同时扫描，并融合毫米波径向数据和激光径向数据进行云雾探测；
28、综合控制模块在确定当前处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于云雾探测的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述毫米波与激光复合雷达系统包括综合控制模块、毫米波雷达模组、激光雷达模组和频率综合器；
2.根据权利要求1所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述毫米波时序控制模块和所述激光时序控制模块产生的工作时序所满足的预定关系包括：
3.根据权利要求1所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述毫米波与激光复合雷达系统在每个扫描周期执行的一个扫描任务包括K个子扫描任务，每项子扫描任务具有各自的子任务起始角度以及子任务持续时长，第一项子扫描任务的子任务起始角度为所述扫描任务的起始扫描位置；
4.根据权利要求3所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述毫米波与激光复合雷达系统采用PPI扫描模式、RHI扫描模式和THI扫描模式中的任意一种扫描模式执行每项子扫描任务。
5.根据权利要求4所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，
6.根据权利要求3所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述综合控制模块控制毫米波收发控制模块和激光收发控制模块执行第k项子
7.根据权利要求6所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述毫米波与激光复合雷达系统实现的云雾探测方法还包括：
8.根据权利要求7所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，更新所述扫描速度配置表中的扫描速度SM(k)和/或扫描速度SL(k)包括：
9.根据权利要求1所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述毫米波与激光复合雷达系统实现的云雾探测方法还包括：
10.根据权利要求1所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种用于云雾探测的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述毫米波与激光复合雷达系统包括综合控制模块、毫米波雷达模组、激光雷达模组和频率综合器；
2.根据权利要求1所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述毫米波时序控制模块和所述激光时序控制模块产生的工作时序所满足的预定关系包括：
3.根据权利要求1所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述毫米波与激光复合雷达系统在每个扫描周期执行的一个扫描任务包括k个子扫描任务，每项子扫描任务具有各自的子任务起始角度以及子任务持续时长，第一项子扫描任务的子任务起始角度为所述扫描任务的起始扫描位置；
4.根据权利要求3所述的毫米波与激光复合雷达系统，其特征在于，所述毫米波与激光复合雷达系统采用ppi扫描模式、rhi扫描模式和thi扫描模式中的任意一种扫...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯凯，贾静宇，陈都，初奕琦，何刘，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：
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