研究目的
提出一种单元比恒定虚警率方法用于检测多普勒频移，以提高相干多普勒测风激光雷达在低信噪比环境下测量速度的准确性。
研究成果
CR-CFAR方法显著提高了相干多普勒测风激光雷达系统在低信噪比条件下进行风场反演的精度和可靠性。该方法增强了水平风速与风向的相关性，扩展了有效探测范围，并提供了更详细的风场特征，对风能和气象研究应用具有积极意义。
研究不足
该方法的表现可能受到特定信噪比条件及环境因素（如气溶胶浓度）的限制。商用激光雷达在低信噪比下的探测能力有所不足，从而影响高海拔区域的关联性。该算法假设为高斯白噪声，但这一前提在所有实际场景中未必成立。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过相干多普勒测风激光雷达（CWL）系统和商用多普勒激光雷达开展外场实验，验证CR-CFAR方法。该方法基于FFT方法开发，采用二元假设检验模型和Neyman-Pearson准则，在低信噪比条件下实现弱信号识别。
2：样本选择与数据来源：
数据采集自2016年6月1日至7日中国哈密的外场实验，通过CWL系统与商用激光雷达同步测量风场并进行仪器对比。
3：实验设备与材料清单：
CWL系统包含光收发系统、外差探测单元及信号采样处理系统，具体参数为1.54微米波长激光器、10kHz脉冲重复频率、120MHz中频、400MS/s采样率及15米距离分辨率。另使用商用多普勒激光雷达进行验证。
4：54微米波长激光器、10kHz脉冲重复频率、120MHz中频、400MS/s采样率及15米距离分辨率。另使用商用多普勒激光雷达进行验证。 实验流程与操作规范：
4. 实验流程与操作规范：CWL以固定天顶角28°运行速度方位显示（VAD）模式，进行八方位圆锥扫描。对2048点FFT后的数据包进行处理获取功率谱，通过CR-CFAR方法估计多普勒频移，该过程包含谱点读取、背景噪声估计、阈值计算、数值比较及采用最大值法/重心法确定峰值。
5：数据分析方法：
采用线性回归和相关系数等方法统计分析CWL与商用激光雷达的水平风速/风向相关性，通过蒙特卡洛实验进行性能评估。
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coherent Doppler wind lidar
CWL
Used for measuring wind fields by detecting Doppler frequency shifts in lidar signals.
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commercial Doppler lidar
LEOSPHERE
Used as a reference instrument for validating wind field measurements.
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acousto-optic modulator
AOM
Used to change the frequency of the outgoing light in the CWL system.
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balanced detector
Used for heterodyne detection of the mixed local oscillator and echo signals.
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analog-to-digital converter
ADC
Used for converting analog signals to digital before Fourier transform.
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data acquisition card
Used for downloading data packets after FFT processing.
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