一套测量对流层臭氧的差分吸收激光雷达系统

差分吸收激光雷达是探测对流层臭氧分布的一种先进工具。研制了一套车载差分激光雷达系统,系统基于NdYAG四倍频激光和拉曼频移技术产生紫外差分光源,并采用卡塞格林(Cassegrain)型望远镜,利用光栅光谱仪分离四波长的回波信号,使用光子计数和模拟采集相融合的方式采集数据。讨论分析了系统的测量精度并与臭氧探空仪进行了对比验证实验。实验结果表明,两台仪器测量的对流层臭氧具有很好的一致性,证实了车载差分吸收激光雷达系统及臭氧浓度分析软件的可靠性。     

KTN晶体二次电光效应反常激光偏转现象

基于电光效应的激光扫描是通过在光束截面内引入线性相位延迟实现光束的偏转,与其他扫描方式相比具有体积小、响应速度快和非机械性等优点,广泛应用于激光雷达、测距、显微成像等高精尖技术     

卷云有效激光雷达比反演方法研究

卷云对地球-大气系统的辐射收支平衡有着重要的影响,研究卷云的有效激光雷达比有助于了解卷云的光学特性。介绍卷云有效激光雷达比的多种反演方法,分析它们的特点和适用范围,为合理选用这些方法提供了依据。通过探测实例,对反演结果进行系统误差和随机误差分析,结果表明这些反演方法是相融的和有效的。     

机动型激光测风雷达倾斜风场修正算法研究

为了解决激光测风雷达处于倾斜放置的情况下测出的风场信息与实际风场之间存在的误差,分析了激光雷达的测量原理、放置情况以及存在的问题,采用空间坐标变换的方法对雷达倾斜状态进行理论计算并给出了修正计算公式。对比了水平放置和横向倾斜7.2°放置的激光雷达的实测数据,发现修正前由于倾斜放置导致雷达所测垂直气流数据间产生的误差较大,加入修正算法进行仿真后,数据曲线吻合良好,修正效果明显。结果表明,空间坐标变换的修正算法可使激光雷达在处于非特定位置时仍能正确地反映实际风场信息,从而验证了该修正算法的正确性和可行性。     

北京奥运期间大气光学特征初步分析

以双波长三通道拉曼激光雷达对2008年北京奥运会期间大气状况进行了测量与分析,给出了奥运主场馆上空气溶胶消光系数、后向散射回波信号及波长消光比垂直分布及时空变化,计算了气溶胶消光散射比、光学厚度及Angstrom波长指数,结合地面监测数据分析了奥运期间典型天气间气溶胶光学特征的变化.结果表明,8～9日两天空气污染相对较重,主要为较大粒径粒子所致,降雨后气溶胶光学厚度有着明显的升高过程,出现较小粒径污染物的堆积.     

基于回波特性分析的激光雷达硬件故障定位方法研究

针对传统方法存在的激光雷达硬件故障定位精度差、定位时间较长的问题,设计基于回波特性分析的激光雷达硬件故障定位方法。首先对回波信号进行建模,并利用波形分解算法分析回波信号,并利用小波滤波方式滤除其中的噪声,然后通过与正常数据的对比识别出异常雷达数据,并利用接收机所接收到的信号判断发射功率测量误差、天馈系统、测试通道以及接收机信号主通道是否出现异常情况,结合标校和定标信号快速定位至最小硬件单元。实验结果表明:与传统方法对比,该方法的定位精度较高,定位过程耗时较小,证明该方法具有较强的实用性。     

海洋激光雷达实验与仿真结果的对比

海洋激光雷达是探测上层海水并构建海洋立体观测网络的重要遥感设备。文中将激光雷达实验数据与MC (Monte Carlo)仿真、解析模型、原位数据进行综合对比,检验它们的匹配程度。与实验实测的激光雷达回波信号相比,MC仿真和解析模型均有很高的一致性(R^2>0.97),将原位漫射衰减系数(Kd)近似代入普通激光雷达方程也有较好的一致性(R^2>0.92)。反演得到的激光雷达衰减系数(α)表现出了相似的结果,MC仿真和解析模型具有更佳的一致性。结果表明:海洋激光雷达实验结果能与MC和解析模型的仿真结果很好地匹配。     

采用半解析蒙特卡洛技术模拟星载海洋激光雷达回波信号的软件

采用半解析蒙特卡洛方法,开发了一套星载海洋激光雷达回波信号的仿真系统。通过输入激光雷达系统参数和仿真的环境参数,该系统能够模拟具有不同光学特性的大气和海洋的激光雷达回波信号。同时该仿真系统设计了用户友好的软件界面方便用户对输入参数进行操作,并直观地看到输出结果。利用该系统进行了多种仿真,例如不同类型水体以及不同散射相函数的情况,并将仿真结果与理论的激光雷达信号做了对比,具有较高的一致性。该系统对星载海洋激光雷达探测机理的研究有一定的指导意义。     

基于PCA-CLEAN的噪声稳健激光微多普勒特征提取方法

雷达回波中的微多普勒效应能够反映目标的几何结构和运动特性,作为目标独一无二的特征,能够用来实现对目标类别和属性的判断。波长的优势使激光雷达相对于微波雷达具备更好的微多普勒探测精度。针对空中飞机目标(直升机、螺旋桨飞机)回波中微多普勒调制能量较弱,易被噪声污染的问题,提一种基于PCA-CLEAN的噪声稳健激光微多普勒特征提取方法,首先利用PCA对回波信号进行噪声抑制,然后利用CLEAN算法将回波中的机身分量和微动分量区分开,进而提取反映不同目标微动差异的三维特征进行目标分类,基于仿真和实测数据的实验结果表明,所提方法能够获得较好的分类性能,同时在低信噪比条件下能够获得较好的噪声抑制性能。     

脉冲激光雷达最大测程的设计与估算方法研究

最大测程是脉冲激光雷达的重要指标,也是其测距性能的综合体现。本文从脉冲激光雷达测距方程入手,对影响最大测程的因素进行了分析,简要地给出了最大测程设计中的考虑要素。文章从工程实践的角度,对当前脉冲激光雷达的检测方法进行了优、缺点分析,并针对不同条件给出了最大测程的快速估算方法。这些估算方法立足于工程实践,具有计算量少、成本低、结果直观、应用方便灵活等优点,能够更好地指导用户开展性能检测、维修评估等工作,具有较高的推广应用价值。