技术难题的应用领域：
生态环保领域、低空风场领域等。 2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会上宣布，中国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取 2060年前实现碳中和目标，即“双碳”战略。其中，为了减少对化石燃料的依赖性，我国大力推动光电、风电等清洁能源的发展，为获得风资源储量等信息，需要我们对风速、风向有相应的了解。大气风场信息是重要的环境及气象参数，精确的风场数据不仅在天气预报、气象气候、环境监测领域有着非常重要的应用，而且是研究水循环、碳循环、海陆水汽交换、雾霾扩散、气溶胶及沙尘输送等非常关键的制约因素。激光多普勒测风雷达以其工作频率高、波束窄、分辨率高、非接触测量等一系列优异性能和特点，在高精度风场测量方面具有明显的技术优势。
目前所处水平等级：
拥有原理样机。
技术需突破难点：
测量不同高度的水平风速、垂直风速、风向数据、入流角等三维风场信息时，通常采用矢量合成的方式进行三维风场反演，这将对风速估计精度造成影响。难点在于如何优化系统结构和算法来对风速进行高精度估计。
需请专家支持或解决的问题：
大气湍流强度对测得的风速影响因素分析；气溶胶粒子的后向散射信号模型分析；多种环境因素下非球形粒子对回波信号的影响。
需要解决关键技术难题：
1、设计汇聚光路主天线和光楔扫描机构： 在主天线光学窗口外，配置一电控旋转光楔，用于控制光束进行空间圆锥扫描，以获得风向、风场信息。光楔旋转测角与测速算法在上位机软件中进行拟合。2、调制窄光脉冲和光载波移频：声光调制器是测风雷达发射部分的关键模块，用于产生发射脉冲和正向移频。计划通过级联声光调制器，可以获得200ns脉宽、20kHz重频的脉冲调制信号，同时光载波频率移动40MHz即速度偏置为31m/s。3、调控高速率A/D采样与光脉冲同步：在风场测量过程中，实时获得风速的变化是关键问题。为了保证测量的准确性，需要大量的实时回波信号数据，因此高速率的A/D采集是有必要的，设定250Mbps采样率。同时，由于距离门的划分以及脉冲积累等处理需求，要保证回波信号的采样时刻与发射信号的每个脉冲一一对应。4、提高接收信号信噪比：将信号的各帧相位进行对应，利用这种对应的关系将被噪声覆盖的回波信号的脉冲进行累积。在周期不同的时间内，噪声是相对独立且随机分布的，因此在将信号进行多次累积后，信号强度越来越大的同时噪声的强度并不会随着信号累积的次数的增大而加强。因此激光测风雷达可以减小噪声对于差频信号的影响，提高差频信号的信噪比。5、实现高速大点数FFT信号处理：对于采集到的离散数据使用FFT可以获得更快的响应时间和频率信息，同时参与运算的数据点数越多，解算的频率越准确。在衡量响应时间和准确度后，设定单次触发总采样数为2048点，对应的距离范围为2048*0.6=1228.8m。在2048采样点中,以64点为时间门控,进行FFT，对应门控周期为256ns，对应门控距离为38.4m。此时对每段数据进行64点快速傅里叶变换，再进行取平方模操作，得到各段功率谱。6、优化加窗FFT带来的频谱泄露以及回波信号频谱复杂等问题：FFT能从较强的背景噪声下分离出有用信号。但对时域信号进行加窗截断处理时，导致频谱泄露现象与栅栏效应。频谱泄露与栅栏效应使得直接提取FFT之后信号频谱幅值最高点作为多普勒频移点有着较大的误差，因此需要通过一定的方法进行校正。同时由于大气中单个气溶胶微粒运动不规律且随机，大量这种不规律的悬浮微粒共同作用形成了可探测的目标风场，因此探测器接收到的回波信号并不是单频信号，而是受到大量悬浮颗粒作用导致的具有某一频率区间的信号，这导致了频谱复杂。7、系统噪声数学模型的搭建：测风雷达系统主要噪声源为：热噪声、本地振荡器的散粒噪声和激光器的相对强度噪声。将噪声量化成数学模型并进行分析有助于精密调整本振光功率以及分光比来增强信噪比。
技术参数：
测量距离：1000m；风速测量范围：±31m/s→40MHz ；风速测量精度：±0.3m/s→400kHz。
相关指标描述：
发射：调制1550.2nm种子激光源来发射200nm脉宽、20kHz重频的光脉冲信号。接收：接收机采用外差混频探测，本振信号和散射回波信号通过光学耦合器进行混频，混合后的信号进入平衡探测器。探测器的输出信号经过250Mbps的A/D采集后进行数据处理和风速反演。系统：在测量距离（1000m）范围内，对风场中某点可测得±31m/s的径向风速，测速精度在±0.3m/s内。
