大气传输特性对激光测距系统测距精度的影响

本文结合光测设备的某次实战任务数据,对激光测距信号在大气中传输的能量衰减机制进行研究,分析和讨论大气传输特性对激光测距系统精度影响因素,为激光测距系统的设计和进一步的误差修正提供了理论依据。     

1.54μm与1.06μm激光外场测距比较实验

本文报道了在国内首次实现1.54μm喇曼激光测距,并与1.06μm Nd:YAG激光测距机进行了大气传输性能及穿透烟雾能力外场测距比较实验。     

激光跟踪测量系统大气折射率修正方法'

自行研制的激光跟踪测量系统使用激光干涉和绝对测距两种方法进行精密测距,激光测距精度受大气折射率补偿精度的直接影响.以修正后的Edlen公式为基础,将最小二乘方法引入大气折射率计算公式,提出了使用大气压力(Pa)、大气温度(℃)和大气相对湿度(%)为参量的低阶分段大气折射率修正公式,经误差分析,新公式的不确定度为士3.5...     

激光测高卫星大气散射延迟改正现状及展望

激光测高卫星可以在大范围内获得亚米甚至厘米级的地表高程信息,但不可避免受云、气溶胶等粒子引起的散射影响,其中前向散射引起的激光测距和最终测高误差不容忽视。文中系统梳理激光测高卫星大气散射误差改正技术,介绍了国内外卫星激光测高系统参数、大气探测及散射改正算法,有别于已有的蒙特卡洛模拟改正方法,提出了一种基于指数函数模型的大气散射改正算法,选择青海湖等区域的ICESat/GLAS开展试验,结果表明,光学厚度小于2时能有效提升受大气散射影响的数据精度,同时提升数据可利用率约9%,该算法更易于实现业务化应用。最后针对大气参数同步探测的必要性,结合星载大气参数探测设备对后续国产激光测高卫星大气散射改正提出了若干建议。     

对人眼安全的便携式激光测距机

目前,部队大量使用的激光测距机是1.06μm Nd:YAG和钕玻璃激光测距机。这种测距机的波长大气传输性能较差、战场烟雾对它吸收严重,大大降低了它的测距能力,特别是它易损伤人眼,给部队的使用带来很大不便。这便严重地限制了军事训练和广泛装备部队。为了克服这些缺点,人们开始研制长波长激光测距机。近年来国外对10.6μm CO_2激光测距机做了大量工作,并研制出了机载和车载激光测距机。虽然这种激光测距机的光束质量和大气传输性能均比上述波长优越,但是体积较大,不适合广大步兵使用。因此决定在研制10.6μm CO_2激光测距机的同时,积极开展1.4～2.1μm激光测距机的研制。这是因为它的大气传输性能较好,对战场硝烟穿透能力较     

激光大气传输接收功率闪烁的概率分布特征

在大气激光通信、激光测距、激光制导等应用中,由于大气湍流引起的接收光功率起伏对其工作效果及稳定性都有很大的影响。通过多相屏傅里叶数值模拟方法模拟了准直高斯光束在湍流大气中的传输,在考虑孔径平均效应的基础下,比较了弱起伏条件、中等起伏条件和强起伏条件下对数正态分布、Gamma-Gamma分布、指数威布尔分布和威布尔分布对仿真数据的拟合,分析得到弱起伏条件到强起伏条件下激光大气传输接收功率闪烁的概率分布服从指数威布尔分布,且该分布具有概率密度函数和累积分布函数结构简单、参数可以由大气参数计算得到的优点,为提高激光大气传输应用技术的性能提供了参考。     

双波长激光测距最佳波长组合的选取

为获得双波长卫星激光测距的最佳波长组合,考虑了大气效应、接收光电器件的响应、激光器等因素,从大气改正精度出发,利用激光雷达方程,得到了评价波长组合优劣的波长优数公式.分别对倍频和喇曼频移两种技术产生的各种波长组合的波长优数进行计算.分析和讨论了在开展双波长可选波长组合的情况,为最佳波长的选择提供了一定的依据和标准.     

1.064μm波长卷云反射率的模拟研究

为了给激光测距、激光对大气的探测等实际工程应用提供理论依据,采用逐线积分方法计算大气分子吸收,结合离散纵标法,并耦合卷云的单次散射特性,对由实心六棱柱状冰晶粒子组成的卷云在波长为1.064μm时的散射特性和辐射特性进行了理论分析,得到了该波长上激光在卷云中传输时的反射率随入射光源的位置、观测器的位置以及卷云参量(云光学厚度、粒子尺度等)的关系。结果表明,卷云在1.064μm附近对激光的主要影响是散射,吸收在消光中占了很小的部分;其次,卷云的散射明显改变了光辐射的空间分布,散射的方向变化主要由卷云的散射相函数以及光线入射角度和观测角度决定。这一结果对实际工程应用(比如激光测距、激光对大气的探测等)是有帮助的。     

"激光大气传输与激光雷达"专辑简介

地球大气是我们赖以生存的生活环境,也是影响电磁波传播的随机非均匀介质.激光具有的高相干度、高亮度、方向性等普通光源无法比拟的优点使它在各个学科与技术领域的应用无所不在、与日俱增.但当激光在大气中长距离传播时,其优点被大大破坏,严重限制了各种激光工程(如激光通讯、激光雷达、激光测距以及激光能量输运等)系统的使用性能,甚至决定了激光工程系统的技术可行性.因此激光大气传输规律的研究正受到世界各国日益广泛的重视.对大气影响校正措施的研究导致了自适应光学等先进技术的诞生和蓬勃发展.     

现代大气光学及其应用

简要介绍了现代大气光学的概念和内容,从大气分子吸收、大气气溶胶粒子光散射、大气湍流光学特性等方面阐述了现代大气光学的研究和应用状况。     

目标反射特性与激光测距回波强度关系的研究

激光测距方程的表达形式与目标反射模型的选取有关.不同文献中的测距方程不尽相同,通过对不同反射模型测距方程的推导,指出不同文献中测距方程的联系及测距方程差异产生的原因.用数值模拟的方法,直观给出不同目标模型回波信号的差别及其强度随探测距离、仰角的变化关系.在设计脉冲激光测距仪时,模拟结果可以帮助选取合适的参数.     

大气折射和色散对激光传输的影响

由于大气折射和色散效应，当用可见光或红外线瞄准目标而用另一波长的激光对目标进行探测或打击时，瞄准路径和激光传输路径是不一样的，瞄准点和激光束之间存在误差。本文建立了大气层折射模型，并给出了在不同仰角时，用可见光(0．55μm)和红外线(4μm)进行瞄准、用CO2激光器对10km远的目标进行探测或打击，瞄准点和CO2激光束之间的距离大小。     

星载激光测高仪大气干项延迟校正

星载激光测高仪发射的激光脉冲在通过地球大气层时发生折射,导致激光路径的延长,为了获得高精度的测距结果,必须对大气延迟进行修正;而大气干项延迟在大气延迟中占主导作用,仅由测量位置的地表大气压力决定。通过推导静态大气在非理想气体条件下的流体静力学方程,得出地表气压与位势高度有关的大气压力模型,结合NCEP基于标准大气压层的气象数据和GLAS测量的时间经纬度和高程数据,对位势高度使用4阶Runge-Kutta算法进行数值积分得出地表气压,进而计算大气干项延迟。通过该方法和NCEP地表气压估计得出的干项延迟分别与GLAS官方公布的干项延迟对比,该方法计算结果的趋势与准确程度均占优,且最大干项延迟误差小于2 cm。证明通过流体静力学方程数值积分计算地表气压的方法能够得出对星载激光测高仪较为准确的大气干项延迟。     

大气湍流信道中激光通信群延迟特性研究

选用数学模型模拟了激光大气通信系统中大气湍流信道的群延迟特性,并进行了数值计算,结果表明:大气湍流信道带来的群延迟失真很小,在激光大气通信中可以不予考虑。     

CPLD在自触发脉中激光测距飞行时间测量中的应用

自触发脉冲激光测距是一种新型的脉冲激光测距方法,该方法解决了传统脉冲激光测距测量精度与测量速度之间的矛盾.其飞行时间测量系统的设计很大程度上决定了自触发脉冲激光测距的测量精度和测量速度.设计并实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距的飞行时间测量系统.CPLD的使用提高了激光测距的精度,并且系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪.对自触发脉冲激光测距进行了实验研究,在20 m的测量范围内,获得了±0.98 mm的测距精度.     

激光在复杂大气环境下传输特性的仿真

随着激光技术的发展,激光复杂大气环境下的传输特性一直是激光领域的研究热点.综合激光大气传输的Lam-bert-Beer定律,结合瑞利散射、米散射等经典理论,设计出一套仿真系统,可以模拟激光在复杂大气环境中的传输过程.同时,为了得到经过湍流之后的最终光场,采用基于傅里叶变换的多层相位屏模拟湍流产生的随机扰动,仿真出光斑随...     

机载扫描激光测距精度的研究

基于高亮度,高重复频率激光源的机载扫描激光测距,是提供对地定位高程数据的一种技术手段,而高的测距精度又是定位数据满足实用要求的重要保证。本文首先根据机载遥感对地定位的发展需求,介绍机载扫描激光测距的基本原理与研究现状,接着分析机载扫描激光测距精度的范畴和影响因素,同时提出了测距精度改进的主要措施。     

HY-2卫星激光反射器理论分析及激光测距实验

激光反射器作为一种被动无源光学合作目标,是人造卫星激光测距系统中的重要组成部分。对于运行在低轨卫星中的激光反射器,既要在较大的激光入射角范围提供服务,又要将角反射器阵列结构所引入的综合测距误差控制在一定范围内,以保证高精度的激光测距,因此绝大多数采用半球形阵列结构。文中以我国海洋二号卫星激光反射器为例,对半球形激光反射器的远场衍射分布、相对有效反射面积分布、距离更正误差分布和激光测距综合精度等核心技术参数进行理论分析。并以国内流动式卫星激光测距系统TROS1000对海洋二号卫星激光反射器进行追踪和激光测距实验,测量结果表明,激光测距内符合精度为1.1 cm,理论分析与实测结果相符。标志着海洋二号卫星激光反射器性能优良,这对以后激光卫星反射器的设计具有指导意义。