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龍圖騰網恭喜西安理工大學申請的專利雙望遠鏡大氣湍流激光雷達探測系統及反演方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115508863B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-29發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202211047974.6，技術領域涉及：G01S17/95；該發明授權雙望遠鏡大氣湍流激光雷達探測系統及反演方法是由李仕春;宋程;華燈鑫;宋躍輝;辛文輝設計研發完成，并于2022-08-30向國家知識產權局提交的專利申請。

本雙望遠鏡大氣湍流激光雷達探測系統及反演方法在說明書摘要公布了：本發明公開的雙望遠鏡大氣湍流激光雷達探測系統，包括沿光路設置的脈沖激光器、準直擴束系統、分光系統、光電轉換系統，上述系統分別與供電電源和數據處理系統連接。本發明的探測大氣湍流強度的反演方法包括：1.根據探測現場的環境情況，選擇激光入射路徑；2.根據步驟1中選擇的激光入射路徑，選擇相應的反演算法；3.通過反演算法計算得到湍流強度。本發明的反演方法解決了現有技術中探測大氣湍流需要復雜的設備組合、受不可控因素影響較大、不便于進行實時探測和空間分辨率低的問題。

本發明授權雙望遠鏡大氣湍流激光雷達探測系統及反演方法在權利要求書中公布了：1.雙望遠鏡大氣湍流激光雷達探測系統，其特征在于，沿光路依次設置的脈沖激光器1、可變倍率擴束器2、分光系統和光電轉換系統，所述的脈沖激光器1和光電轉換系統與數據處理系統19連接，所述的光電轉換系統還連接供電電源18，所述的數據處理系統19運行湍流探測反演算法，所述的湍流探測反演算法包括如下步驟：步驟1、根據探測現場的環境情況，選擇激光入射路徑；步驟2、根據步驟1中選擇的激光入射路徑，選擇相應的反演算法；步驟3、通過如下步驟計算得到湍流強度：激光照射大氣湍流后方有硬目標時的計算方法：步驟3.1根據光束在大氣湍流中傳播的廣義惠更斯菲涅爾原理及激光在大氣湍流中先后傳播的前向路徑及后向路徑的互相干原理，得到望遠鏡接收處的光強為：Ip；p表示同軸和離軸的距離，當p＝0時，Ip表示同軸光強；當p→∞，Ip表示離軸光強，因此后向散射放大系數可定義為： 其中： 式中，w0表示光束半徑，表示因為擴束器的特性所決定的高斯過程的方差，ρ0表示湍流中大氣相干長度，k表示以radm為單位的波數，ar表示光束入射到目標大小，L表示光源到目標的距離，σx表示球面波的對數振幅方差；步驟3.2同軸光電轉換系統的接收功率為： 其中，P1實際硬目標反射功率，PBG1為同軸背景噪聲功率，PPMT1為同軸光電倍增管PMT產生的噪聲功率；離軸光電轉換系統的接收功率為： 其中，P2實際硬目標反射功率，PBG2為離軸背景噪聲功率，PPMT2為離軸光電倍增管PMT產生的噪聲功率；通過記錄當前環境的背景光PBG1和PBG2的背景噪聲功率，以及在無光條件下的PPMT1和PPMT2的噪聲功率，從而得到實際回波信號功率： 因為同軸處使用分光比為50:50的50:50分光鏡，所以PMT接收硬目標反射回波信號會衰減一半，故實際同軸功率應該為2P1，將上述同軸和離軸兩功率進行比值得到后向散射放大系數為： 步驟3.3將式1與式9聯立，即： 將式1，2，3，4，7，8，9代入式10中可得到用來表示探測路徑上的大氣湍流平均強度的折射率結構常數步驟3.4如果硬目標23沿光束路徑位置進行移動，則可求得該移動區間內沿光束路徑上的湍流強度廓線，如下步驟：根據步驟3.3可求得硬目標處于位置xn處的平均湍流強度和位置xn-1處的平均湍流強度當xn和xn-1相對位置非常近時，即可求得xn和xn-1間的平均湍流強度，該強度可認為是xn處的湍流強度，即： 步驟3.5將硬目標23沿光束路徑位置進行緩慢勻速移動，得到沿光束路徑上均勻間隔的位置x1、x2、……、xn，重復步驟3.4即可得到移動路徑x1、x2、……、xn上湍流強度廓線；激光照射目標大氣湍流時后方無硬目標的計算方法：步驟3.1根據氣溶膠后向散射型激光雷達原理可知，系統接收到的由距離L處粒子產生后向散射光，經光電轉換后同軸和離軸的功率分別表示為： 式中，P0為激光束的單脈沖能量，OL為激光雷達系統的重疊因子，c為光速，τ為激光脈沖的寬度，AR為望遠鏡的接收面積，βL為距離z處粒子團后向散射系數，σL表示大氣消光系數，Sp表示大氣湍流因子；步驟3.2同軸光電轉換系統的接收功率為： 其中，P1L實際大氣后向散射功率，PBG1為同軸背景噪聲功率，PPMT1為同軸光電倍增管產生的噪聲功率；離軸光電轉換系統的接收功率為： 其中，P2L實際大氣后向散射功率，PBG2為離軸背景噪聲功率，PPMT2為離軸光電倍增管產生的噪聲功率；通過記錄當前環境的背景光PBG1和PBG2的背景噪聲功率，以及在無光條件下的PPMT1和PPMT2的噪聲功率，從而得到實際回波信號功率： 步驟3.3因為同軸處使用分光比為50:50的50:50分光鏡，所以大氣后向散射回波信號會衰減一半，故實際同軸功率應該為2P1L，將上述同軸和離軸兩功率進行比值得到后向散射放大系數為： 式中P1L和P2L為光束沿傳播路徑經氣溶膠后向散射的實際功率，該功率由傳播路徑上每一處氣溶膠顆粒的后向散射信號組成，有：P1L＝P1L1+P1L2+···+P1LN19P2L＝P2L1+P2L2+···+P2LN20其中L為傳輸路徑長度，L1、L2、···、LN分別為每一處路徑上的位置，即將該路徑上實際后向散射功率進行微分，再將式19和20代入式18中，即可得到用來表示光束在探測路徑上湍流強度隨探測路徑長度L變化的湍流強度廓線KL，KL為探測路徑L上的函數，當大氣中不存在湍流時后向散射放大系數KL總是為1，若大氣中存在湍流時后向散射放大系數大于1，系數越大說明湍流強度越大。

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