解决方案 | 相干多普勒雷达数据采集系统解决方案

风场测量在提高天气预报准确性、保障交通安全、优化风能利用、指导农业防灾、规划城市建设和保护环境等方面起着至关重要的作用。但由于早期使用的探空气球、测风塔、声雷达和微波风廓线雷达等设备，存在无法连续监测风场、探测距离短、分辨率低且体积大等问题，难以满足现代气象对精确连续风场测量的需求。

相干多普勒激光雷达的工作原理是通过利用激光与大气中气溶胶粒子产生的多普勒频移效应来测量风速和风向，是一种基于相干探测的测风技术，该技术具有体积小，风场测量精度高，时间和空间分辨率出色等特点。和传统的微波测风雷达相比，特别是在晴空风场风速测量例如晴空湍流领域，其有着不可替代的优势，能够为气象监测、风能开发等多个领域提供重要数据支持。

相干多普勒测风激光雷达通常由高稳定性的激光发射系统、高效的光学接收系统、高速数据采集及控制系统，以及三维扫描装置四个主要功能单元组成。相干多普勒测风激光雷达通过高稳定性的激光发射系统发射窄线宽激光脉冲，这些脉冲与大气中的气溶胶粒子相互作用后产生散射光，被高效的光学接收系统捕获；高速数据采集及控制系统负责采集和数字化处理这些信号，而三维扫描装置则调整激光束的方向以实现空间扫描，最终，这些单元协同工作，通过分析多普勒频移效应，精确测量并提供大气风场的三维分布信息。

数据采集系统作为相干多普勒测风激光雷达中重要一环，负责捕获并数字化激光与气溶胶相互作用后的散射光信号。它通过滤波、放大等预处理步骤提升信号质量，并运用FFT分析多普勒频移，以计算风速和风向。系统还实时记录、存储和传输处理后的数据，以支持气象监测和风能评估。此外，它能够控制激光发射参数以适应不同测量条件，并监控数据采集过程，确保数据的完整性和准确性，并且能够通过参数调整和算法优化提升系统性能，增强测量的精确性和效率。

中科采象的相干多普勒激光雷达数据采集解决方案保障了采集信号数据的准确性与完整性，通过FPGA的波形数字化处理算法，实现高速实时数据处理，并能灵活适配各种应用需求和场景。方案主要优势包括：

1. 产品选型丰富：采样率1-10.4 GSPS，带宽最高3 GHz，分辨率为12/14/16位，通道数为2/4通道。

2. 快速稳定的数据传输：采用高速PCIe 3.0接口；板载4GB DDR4缓存；丰富的I/O接口。

3. 灵活的数据处理方式：可通过板载FPGA进行实时FFT、谱数据累加等算法，也可直接将数据传至上位机处理；基于VB.NET、C#、C/C++开发环境，提供SDK开发包和API调用接口，以及丰富的开发案例库。

4. 全方位技术支持和售后服务：提供免费培训资源和技术咨询服务，产品享有3年维保，并支持产品试用，确保用户无后顾之忧。