机载海洋激光雷达系统的有效衰减系数

本文利用蒙特卡罗模拟技术，研究了有衰减系数Г与飞机高度Ｈ和视场角ＦＯＶ等系统参数以及体积衰减系数ｃ和单次散射率ω０等水质参数的关系，首次得到了系统最小有效衰减系数的近似计算公式，该公式给出了系统参数乘积足够大时Г与水质参数ｃ，ω０之间的定量关系，为海洋激光雷达系统的设计提供了有力的依据。     

机载海洋激光雷达发展综述

全面地介绍了国内外机载海洋激光雷达的发展历史,对该技术的各个发展阶段进行了评述,最后对其今后的发展趋势做了展望。     

多通道海洋荧光激光雷达溢油监测系统

主要介绍了可用于海上溢油监测的多通道海洋荧光激光雷达系统及实验研究.该激光雷达系统采用Nd:YAG激光器三倍频激光(355 nm)作为探测光源,使用口径为20 cm的卡塞格林望远镜接收海面返回的荧光信号,经光栅光谱仪分光后对380 - 690 nm范围内的荧光信号进行采集.通过实验室激光诱发油样本的荧光数据分析,研究了...     

基于机载激光雷达的三维景观模拟设计系统研究

为了提升三维景观逼近度,优化三维景观展示效果,提出了基于机载激光雷达的三维景观模拟设计系统,系统包括景观数据采集与管理模块、模型景观设计模块以及三维景观展示模块,其中景观数据采集与管理模块利用机载激光雷达采集并处理三维景观基础数据;模型景观设计模块利用该数据,使用规则格网法实现地形模拟与设计,利用基于改进细节层次LOD...     

机载激光雷达测距性能研究

本文分析了扫描角度和航高对机载激光雷达的回波功率、信噪比和测距精度的影响。计算表明,随航高和扫描角度的增加,回波信号功率衰减,信噪比降低,测距误差增大。本文尝试性地提出了解决问题的方法。     

基于机载激光雷达的电力线信息重建技术研究

传统的电力线信息重建技术重建能力差,为了解决这一问题,基于机载激光雷达研究了一种新的电力信息重建技术,利用计算机采集到的算子模板对机载激光雷达电力线的像素示意图,将相应的数据填入机器人算子模板中,继而进行灰度边缘值进行定位,确定电力线信息的边缘等级,然后根据电力线信息的局部差分算子,进行多条电力线信息的灰度边缘值检测,查看是否是同一类型的电力线。通过实验多根机载激光雷达导线内部运行情况,将各个工作流程推导成数学模型的形式,完成电力线信息的重建。实验结果表明,基于机载激光雷达的电力线信息重建技术的重建能力优于传统技术,可操作性更强。     

用蒙特卡罗法研究波动水表面对机载海洋激光雷达水下光束质量的影响

利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对机载海洋激光雷达探测过程中,透过波动水表面向下传输的激光束质量受波动水表面影响的程度进行了模拟计算,并给出了定量结果和定性结论。为了获得水下传输的激光束质量相关数据,在传统的蒙特卡罗模型中引入了波动水表面影响模型和接收平面能量分布计算的功能。通过模拟计算,得到了不同海面风速条件下机载海洋激光雷达发出的高斯光束透过波动水表面后在接收平面上的能量分布,得出了随着海面风速的增加,高斯光束的光束质量不断下降,机载海洋激光雷达探测效果不断变差的结论。     

机载激光雷达3维建筑物模型重建的研究进展

机载激光雷达系统已经成为3维建筑物模型快速重建的重要手段。综述了国内外利用机载激光雷达点云进行3维建筑物模型重建的研究方法、进展情况,分析讨论了模型驱动法、数据驱动法和混合法的特点及关键问题。混合法集成了模型驱动方法和数据驱动方法的优点,是该项技术今后发展的重点领域。     

机载海洋激光雷达系统中的光束扩散

本文用蒙特卡罗模拟方法，研究了用于探测水下目标的海洋激光雷达系统中光束的扩散，得到了各种水质条件下不同深度处水下光班的半径，结果与国外的有关研究结果相吻合；我们还首次计算了水面上目标返回光斑的半径以及其中的亮度分布，并研究了海浪和泡沫对光束扩散的影响，这些结果对于海洋激光雷达系统的设计具有非常重要的意义。     

探测有机气溶胶荧光激光雷达的设计研究

为了能够实现对大气中有机气溶胶颗粒的探测,采用激光诱导荧光技术,提出了适用于探测大气有机气溶胶颗粒的荧光激光雷达系统模型.对系统模型及探测原理进行了详细描述,给出了荧光雷达系统参数,并对系统的探测能力进行了模拟.结果表明,该系统在夜间测量时,在5km以下,对有机颗粒的最小可探测浓度可达到几个颗粒/L;对于白天测量,由于太阳背景辐射的影响,在2km以内有较高的灵敏度,最小可探测浓度可达到10个颗粒/L,基本上能够满足实际应用中对有机气溶胶颗粒探测的要求.这对荧光雷达系统的搭建提供了有利的指导.     

机载多普勒激光雷达指向影响分析及定标

通过分析机载多普勒激光雷达测量模式特征,考虑飞机姿态测量精度的影响,仿真分析了径向速度误差,以及多视线反演水平风场的反演精度,按照文中仿真系统的输入参数,不考虑雷达系统频率检测误差,风速测量误差小于0.3 m/s。该结果为机载多普勒激光雷达平台设计和测量模式的选择提供了参考。在此基础上,提出了一种基于地面散射信号测量的激光指向定标方法,并通过激光雷达实测数据进行验证,指向定标精度优于0.2°。     

基于多普勒激光雷达低空风切变的数值仿真

多普勒激光雷达是目前在晴空条件下对低空风切变最有效的一种探测手段。完成了基于多普勒激光雷达探测所需的微下击暴流、侧风切变和低空急流等三维变化风场的数值仿真,仿真结果得到了各种风场的基本特征。依据多普勒激光雷达的波束扫描方式,选取雷达扫描仰角为5°,扫描半径为8 km,雷达径向步长为100 m来扫描仿真风场,最后得到雷达探测变化风场的仿真径向数据。这对于深入理解风切变的产生机理以及实现由激光雷达对风切变的探测、识别和预报等后续研究具有重要意义。仿真过程建立的变化风场模型简单,模型参数变化灵活、方便实用。     

激光偏振技术压缩激光雷达信号动态范围

为了解决激光雷达信号的大动态范围引起远距离弱信号的失真问题,采用通过压缩信号的动态范围的方法,设计了一个利用电压调制系统透过率进而压缩激光雷达信号动态范围的方案。计算表明,系统最小透过率为4.05×10-5,可以压缩信号的动态范围达到4个数量级。利用激光雷达后向散射信号的两个方向偏振光,避免了时控光衰减器只透过一个方向偏振光的弊端。研究结果为压缩激光雷达信号动态范围提供了有价值的新方法。     

无人机载多普勒激光雷达海上风场观测及数据处理

介绍了中国海洋大学激光雷达团队的小型化机载多普勒激光雷达系统研制工作、机载运动状态下的姿态及速度校正算法和海上风场反演方法。分析了2016年在广东省海陵岛近岸海域开展的国内首次无人直升机载激光雷达海上风场观测实验的数据,并与陆基多普勒激光雷达观测结果进行了比对,验证了系统的工作性能及数据反演算法的有效性。实验结果表明,机载多普勒激光雷达系统运动状态下的观测数据与陆基激光雷达观测数据相关性较好,系统可搭载于小型无人机平台,有效实现海上风场的快速精确观测。     

船载激光雷达测量水体光学参数的仿真模拟研究

激光雷达能够高效获取海洋光学特性的垂直剖面信息,是海洋光学探测的重要手段之一。利用蒙特卡罗仿真方法,基于Gordon(1982)的机载激光雷达测量水体光学参数模型,研究了船载激光雷达在水中的传输过程和水中光场分布。特别研究考虑了接收视场角和望远镜半径等参数的影响,建立了适用于船载海洋激光雷达的模拟系统。在激光雷达的传输等效为太阳光传输后,该模拟系统与常用的HydroLight的模拟进行了比对印证并获得了一致的结果。在此基础上,通过模拟得到的激光雷达回波信号分析了不同激光雷达测量模式及典型水体条件下激光雷达消光系数α和海水光学参数之间的关系。船载激光雷达结果表明,在窄接收视场角情况下,激光雷达消光系数α趋向于水体光束衰减系数c;在宽接收视场角情况下,α趋近于水体的向下辐照度漫射衰减系数K_d。相比机载观测,船载观测的α趋近K_d的速度变缓。在垂直分层水体中,激光雷达在下层水体中测量的α值会向上层水体的α值偏移。该结果为研究海洋激光雷达测量参数与海洋光学参数之间的关系提供了进一步的认知。     

宽光谱激光雷达探测多种气体的仿真研究

宽光谱激光包含丰富的谱特征信息,可用于同时探测多种气体。采用宽光谱激光雷达,利用最大似然估计算法,对同时探测多种有毒气体进行了仿真实验。仿真结果表明,探测距离1000 m时,远红外波段宽光谱激光雷达可以有效同时探测Sarin、Tabun、VX三种气体,且平均误差可以控制在5%以内。此外,选择不同远红外波段探测结果不同,需结合待测气体的吸收频谱特性来合理选择波段,以实现测量误差较小。通过选取9~10μm、10~11μm和10~11.5μm远红外三种不同波段对探测误差进行了分析和比较,结果表明,9~10μm波段为优选。