【技术实现步骤摘要】
本专利技术激光雷达，具体涉及一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法。
技术介绍
1、近年来，随着激光雷达技术的不断发展，一些测风激光雷达系统引入了焦距自动调节功能，通过电机位移、压电陶瓷位移等实现焦距位置的调节。这些系统通常通过优化目标距离处的信号强度来实现焦距的自动调节。然而，这种基于最优化方法的调节策略存在以下不足：1、焦距位置不可记录：目前的自动调节策略仅关注目标处信号强度的优化，而无法实时记录焦距的具体位置。这对后续数据处理和系统维护带来了不便。2、缺乏调焦位移与焦距关系的标定：在望远镜焦距的调节过程中，调焦机构（如电机位移、压电陶瓷位移等）与实际焦距之间的关系曲线未被明确标定。这种关系曲线对于校准激光雷达回波信号以及精确反演气溶胶后向散射系数至关重要。此外，望远镜内外部环境因素（如温度、湿度和机械振动）的变化往往会导致调焦机构与实际焦距关系曲线的偏移。这种偏移会显著影响激光雷达的真实焦距位置和测量精度。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，用于快速校准望远镜调焦位移与真实焦距之间的关系曲线，确保激光雷达系统的测量精度和稳定性，以解决
技术介绍
中存在的问题。
2、技术方案：本专利技术所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，包括以下步骤：
3、（1）对激光雷达快速连续变焦采集回波；
4、（2）对回波信号曲线进行归一化处理；
5、（3）确定归一化
6、（4）根据信号最大值位置确定真实望远镜焦距；
7、（5）拟合得到望远镜变焦标定曲线。
8、进一步的，步骤（1）具体如下：具体如下：将激光雷达的望远镜系统设置为快速变焦模式，在设定的位移范围内遍历调焦机构位移；在每个位移位置处，记录对应的回波信号强度曲线，其中，r表示目标回波与激光雷达之间的径向距离，i表示记录数据时刻的序号；调焦机构包括电机或压电陶瓷能够调节望远镜出射激光波前的装置；在每个位置处的信号采集累积时间依据实际回波的信噪比设定。
9、进一步的，步骤（2）具体如下：具体如下：选择时刻的曲线为参考曲线，将所有时刻的信号曲线对参考曲线归一化计算相对信号强度，公式如下：
10、；
11、其中，参考曲线的选择通过以下方式确定：确定回波信号最大有效探测距离；在距离处寻找的最大值，并确定所对应的时刻为；遍历所有回波信号曲线，当存在一条曲线满足在距离范围内，恒成立时，将确定为参考曲线；否则需要设定更大的变焦范围，重新进行变焦校准。
12、进一步的，步骤（3）具体如下：对于每一个i时刻的归一化信号曲线，寻找其最大值所对应的距离，记做，即：
13、。
14、进一步的，步骤（4）具体如下：首先，根据激光雷达回波信号公式，计算归一化信号最大值位置与真实望远镜焦距之间的理论关系曲线，然后利用理论关系曲线将计算得到的反演真实望远镜焦距；其中，激光雷达回波信号公式表示为：
15、；
16、其中，分别是与激光雷达配置相关的常数参数；，分别表示气溶胶后向散射系数和大气透过率。
17、进一步的，步骤（5）具体如下：将归一化信号曲线均小于1的数据视为无效的调焦位移数据，去除所有无效数据后，利用剩下的有效数据点进行多项式拟合，得到望远镜真实焦距的变焦标定曲线。
18、本专利技术所述一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定系统，包括：
19、采集模块：用于对激光雷达快速连续变焦采集回波；
20、归一化模块：用于对回波信号曲线进行归一化处理；
21、距离模块：用于确定归一化信号最大值对应的距离；
22、焦距模块：用于根据信号最大值位置确定真实望远镜焦距；
23、拟合模块：用于拟合得到望远镜变焦标定曲线。
24、本专利技术所述的一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现任一项所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法。
25、本专利技术所述的一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法。
26、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：本专利技术标定相干激光雷达变焦位移量与真实望远镜焦距的关系曲线，在实时调焦实现最优探测距离的同时，记录真实焦距位置。有助于精准标定回波信号强度，准确反演气溶胶后向散射系数等参数。利用激光雷达回波信号随距离变化的特点实现自我标定，不依赖于外部参考设备，具有速度快、灵活度高、精度高的优点。本专利技术不受气溶胶浓度分布的影响，可以适应内外部环境变化，能够快速、准确地标定焦距关系曲线，显著提高了激光雷达系统的测量精度和稳定性。
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1.一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，其特征在于，步骤（1）具体如下：将激光雷达的望远镜系统设置为变焦模式，在设定的位移范围内遍历调焦机构位移；在每个位移位置处，记录对应的回波信号强度曲线，其中，R表示目标回波与激光雷达之间的径向距离，i表示记录数据时刻的序号；调焦机构包括电机或压电陶瓷能够调节望远镜出射激光波前的装置；在每个位置处的信号采集累积时间依据实际回波的信噪比设定。
3.根据权利要求2所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，其特征在于，步骤（2）具体如下：选择时刻的曲线为参考曲线，将所有时刻的信号曲线对参考曲线归一化计算相对信号强度，公式如下：
4.根据权利要求3所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，其特征在于，步骤（3）具体如下：对于每一个i时刻的归一化信号曲线，寻找其最大值所对应的距离，记做，即：
5.根据权利要求4所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，其特征在
6.根据权利要求5所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，其特征在于，步骤（5）具体如下：将归一化信号曲线均小于1的数据视为无效的调焦位移数据，去除所有无效数据后，利用剩下的有效数据点进行多项式拟合，得到望远镜真实焦距的变焦标定曲线。
7.一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定系统，其特征在于，包括：
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-6任一项所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法。
9.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-6任一项所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法。
...【技术特征摘要】
1.一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，其特征在于，步骤（1）具体如下：将激光雷达的望远镜系统设置为变焦模式，在设定的位移范围内遍历调焦机构位移；在每个位移位置处，记录对应的回波信号强度曲线，其中，r表示目标回波与激光雷达之间的径向距离，i表示记录数据时刻的序号；调焦机构包括电机或压电陶瓷能够调节望远镜出射激光波前的装置；在每个位置处的信号采集累积时间依据实际回波的信噪比设定。
3.根据权利要求2所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，其特征在于，步骤（2）具体如下：选择时刻的曲线为参考曲线，将所有时刻的信号曲线对参考曲线归一化计算相对信号强度，公式如下：
4.根据权利要求3所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦自标定方法，其特征在于，步骤（3）具体如下：对于每一个i时刻的归一化信号曲线，寻找其最大值所对应的距离，记做，即：
5.根据权利要求4所述的一种相干测风激光雷达望远镜焦距的变焦...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏天问，许可祎，刘思涵，汪梦雅，章振，夏海云，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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