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龙图腾网恭喜西安理工大学申请的专利双望远镜大气湍流激光雷达探测系统及反演方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115508863B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211047974.6，技术领域涉及：G01S17/95；该发明授权双望远镜大气湍流激光雷达探测系统及反演方法是由李仕春;宋程;华灯鑫;宋跃辉;辛文辉设计研发完成，并于2022-08-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本双望远镜大气湍流激光雷达探测系统及反演方法在说明书摘要公布了：本发明公开的双望远镜大气湍流激光雷达探测系统，包括沿光路设置的脉冲激光器、准直扩束系统、分光系统、光电转换系统，上述系统分别与供电电源和数据处理系统连接。本发明的探测大气湍流强度的反演方法包括：1.根据探测现场的环境情况，选择激光入射路径；2.根据步骤1中选择的激光入射路径，选择相应的反演算法；3.通过反演算法计算得到湍流强度。本发明的反演方法解决了现有技术中探测大气湍流需要复杂的设备组合、受不可控因素影响较大、不便于进行实时探测和空间分辨率低的问题。

本发明授权双望远镜大气湍流激光雷达探测系统及反演方法在权利要求书中公布了：1.双望远镜大气湍流激光雷达探测系统，其特征在于，沿光路依次设置的脉冲激光器1、可变倍率扩束器2、分光系统和光电转换系统，所述的脉冲激光器1和光电转换系统与数据处理系统19连接，所述的光电转换系统还连接供电电源18，所述的数据处理系统19运行湍流探测反演算法，所述的湍流探测反演算法包括如下步骤：步骤1、根据探测现场的环境情况，选择激光入射路径；步骤2、根据步骤1中选择的激光入射路径，选择相应的反演算法；步骤3、通过如下步骤计算得到湍流强度：激光照射大气湍流后方有硬目标时的计算方法：步骤3.1根据光束在大气湍流中传播的广义惠更斯菲涅尔原理及激光在大气湍流中先后传播的前向路径及后向路径的互相干原理，得到望远镜接收处的光强为：Ip；p表示同轴和离轴的距离，当p＝0时，Ip表示同轴光强；当p→∞，Ip表示离轴光强，因此后向散射放大系数可定义为： 其中： 式中，w0表示光束半径，表示因为扩束器的特性所决定的高斯过程的方差，ρ0表示湍流中大气相干长度，k表示以radm为单位的波数，ar表示光束入射到目标大小，L表示光源到目标的距离，σx表示球面波的对数振幅方差；步骤3.2同轴光电转换系统的接收功率为： 其中，P1实际硬目标反射功率，PBG1为同轴背景噪声功率，PPMT1为同轴光电倍增管PMT产生的噪声功率；离轴光电转换系统的接收功率为： 其中，P2实际硬目标反射功率，PBG2为离轴背景噪声功率，PPMT2为离轴光电倍增管PMT产生的噪声功率；通过记录当前环境的背景光PBG1和PBG2的背景噪声功率，以及在无光条件下的PPMT1和PPMT2的噪声功率，从而得到实际回波信号功率： 因为同轴处使用分光比为50:50的50:50分光镜，所以PMT接收硬目标反射回波信号会衰减一半，故实际同轴功率应该为2P1，将上述同轴和离轴两功率进行比值得到后向散射放大系数为： 步骤3.3将式1与式9联立，即： 将式1，2，3，4，7，8，9代入式10中可得到用来表示探测路径上的大气湍流平均强度的折射率结构常数步骤3.4如果硬目标23沿光束路径位置进行移动，则可求得该移动区间内沿光束路径上的湍流强度廓线，如下步骤：根据步骤3.3可求得硬目标处于位置xn处的平均湍流强度和位置xn-1处的平均湍流强度当xn和xn-1相对位置非常近时，即可求得xn和xn-1间的平均湍流强度，该强度可认为是xn处的湍流强度，即： 步骤3.5将硬目标23沿光束路径位置进行缓慢匀速移动，得到沿光束路径上均匀间隔的位置x1、x2、……、xn，重复步骤3.4即可得到移动路径x1、x2、……、xn上湍流强度廓线；激光照射目标大气湍流时后方无硬目标的计算方法：步骤3.1根据气溶胶后向散射型激光雷达原理可知，系统接收到的由距离L处粒子产生后向散射光，经光电转换后同轴和离轴的功率分别表示为： 式中，P0为激光束的单脉冲能量，OL为激光雷达系统的重叠因子，c为光速，τ为激光脉冲的宽度，AR为望远镜的接收面积，βL为距离z处粒子团后向散射系数，σL表示大气消光系数，Sp表示大气湍流因子；步骤3.2同轴光电转换系统的接收功率为： 其中，P1L实际大气后向散射功率，PBG1为同轴背景噪声功率，PPMT1为同轴光电倍增管产生的噪声功率；离轴光电转换系统的接收功率为： 其中，P2L实际大气后向散射功率，PBG2为离轴背景噪声功率，PPMT2为离轴光电倍增管产生的噪声功率；通过记录当前环境的背景光PBG1和PBG2的背景噪声功率，以及在无光条件下的PPMT1和PPMT2的噪声功率，从而得到实际回波信号功率： 步骤3.3因为同轴处使用分光比为50:50的50:50分光镜，所以大气后向散射回波信号会衰减一半，故实际同轴功率应该为2P1L，将上述同轴和离轴两功率进行比值得到后向散射放大系数为： 式中P1L和P2L为光束沿传播路径经气溶胶后向散射的实际功率，该功率由传播路径上每一处气溶胶颗粒的后向散射信号组成，有：P1L＝P1L1+P1L2+···+P1LN19P2L＝P2L1+P2L2+···+P2LN20其中L为传输路径长度，L1、L2、···、LN分别为每一处路径上的位置，即将该路径上实际后向散射功率进行微分，再将式19和20代入式18中，即可得到用来表示光束在探测路径上湍流强度随探测路径长度L变化的湍流强度廓线KL，KL为探测路径L上的函数，当大气中不存在湍流时后向散射放大系数KL总是为1，若大气中存在湍流时后向散射放大系数大于1，系数越大说明湍流强度越大。

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