南京北郊气溶胶观测

介绍了南京北郊大气气溶胶观测及其数据分析结果。利用Raman-Rayleigh-Mie激光雷达系统对南京北郊气溶胶进行常规观测,并对观测数据进行反演分析。详细分析了米氏散射气溶胶消光系数的反演结果随边界值变化的灵敏度,提出了较为准确的气溶胶边界值的确定方法,由此得到较为准确的气溶胶光学参数。通过与地面观测结果的比较,说明了Raman-Rayleigh-Mie激光雷达的观测结果具有可比性,其边界值的确定及其反演方法在一定程度上可信,可行。     

相干多普勒测风激光雷达研究

研制了一套用于大气风速测量的1.064 μm全固态相干激光雷达系统。该系统采用种子注入 Nd∶YAG脉冲单频激光器作为光源。激光的脉冲能量为0.5 mJ,脉冲宽度(FWHM)为80 ns。 利用40 m处的转轮进行了硬靶速度校正实验(速度测量误差的方差为0.23 m/s),并对大气视向风速进行了测量(探测距离可 到达400 m)。在对系统进行初步优化后,获得了30 ～ 870 m的视向风速分布曲线。     

纯转动拉曼激光雷达反演低层大气折射率廓线

大气折射率是影响光电探测领域测量精度的重要因素.为了提高光电测量精度,提出利用纯转动拉曼激光雷达信号反演低层大气折射率廓线的方法.通过接收N2和O2的纯转动拉曼回波信号,由双光栅单色仪分光后获得高低量子信号.根据高低量子信号的比值反演得出大气温度和大气压强廓线,从而获得大气折射指数垂直分布.通过与折射指数理论模型相比较,表明纯转动拉曼激光雷达反演对流层折射指数有较高的精度.给出了多组折射指数廓线的反演结果,得出多天夜晚不同时刻折射指数的特性.结果表明一天中不同时刻折射指数变化较小,7.5 km内最大相对误差约为0.4%;不同月份之间折射指数波动较为明显,4.5 km内相对误差可达3.5%左右.     

浑浊水体激光后向散射特性仿真与实验研究

由于水体的吸收和散射作用,光束能量在传播的过程中会产生衰减,激光脉冲会被展宽,制约着水下激光雷达的探测范围和探测精度。文中以浑浊水体环境下水下弱小目标探测为应用背景,建立了水下光子传播的蒙特卡洛仿真模型,模拟了不同衰减系数和散射率的水体后向散射回波信号,并对相应的水体后向散射回波信号变化趋势进行了分析。仿真结果表明：随水体衰减系数的增加,近场水体激光回波信号接收光子数逐渐增多;随水体散射率的增加,回波信号光子消亡速度逐渐降低。开展了不同浊度下的激光雷达回波信号的测试实验,实验结果表明：随水体衰减系数的增加,水体激光后向散射回波幅度逐渐增高,脉冲宽度逐渐展宽。在进行浑浊水体水下弱小目标探测时,随水体衰减系数的增加,应通过逐渐减小激光器能量或接收系统增益来增强水体回波与目标回波之间的差异,以此提高浑浊水体水下弱小目标探测的信噪比。实验验证了理论与仿真结果,为浑浊水体环境下水下弱小目标激光探测系统在不同水质下的激光能量选取、接收系统增益设计等提供理论支撑。     

第五章 激光军用技术

按原理分类,激光应用可分为两大类:一类是激光作为信息载体的应用;一类是激光作为能量载体的应用。按广义用途分类,可分为军事应用和民事应用。本章讨论激光军用技术,侧重于对现代战争影响最大的一些应用项目。     

复杂环境下基于多层激光雷达的障碍检测

为了完成复杂环境中无人自主导航车的障碍检测任务，应用四线激光雷达，提出了一种新的障碍检测算法，该算法利用检测区域的坡度信息进行障碍检测，包括候选障碍点的提取、干扰点的滤除及障碍点的聚类分割三个步骤。为了克服激光雷达检测盲区与抑止测量过程中干扰噪声的影响，运用了卡尔曼滤波算法对目标障碍进行了滤波处理。试验结果表明，障碍检测算法稳定可靠。     

机载多脉冲激光雷达作用距离增强算法

目前机载光电观瞄系统存在激光作用距离远不及红外的问题.首先,通过建立脉冲激光雷达最大作用距离模型分析了主要影响因素,指出基于Hough变换进行TBD检测以降低最小可检测信噪比是可行的.其次,介绍了三脉冲累加及二值化预处理措施,并结合高采样率激光目标的宽度特征提出了下采样方法,剔除了大量单点噪声,解决了低速目标捕获的问题...     

高速高精度多线激光雷达信息处理设计及应用

为满足多线、高空间分辨率激光雷达大数据量、高实时性、高可靠性要求,研究设计了一种基于Zynq-7000器件的激光雷达信息处理系统.硬件设计充分利用Zynq内部资源配置了多个、多种接口,外接简易电路即实现多个外设控制和状态监控.不同于常用的SMP (Symmetrical Multiprocessing)方式,Zynq内双ARM核处理器的软件设计采用更灵活的AMP (Asymmetric Multiprocessing)方式,两核一主一从独立运行裸机程序,其中主核完成数据处理的时序调度,并与从核以乒乓方式交替计算,双核协同优化改进,在完成了AD全波形匹配法与TDC相结合的高精度测距基础上,进一步设计并实现了实时的距离和强度校正算法,算法不仅研究了校正量与距离和强度的关系,还引入了温度和探测单元差异影响因素.经测试,64线激光雷达可探测处理三次回波,在120 m范围内的测距精度优于1.5 cm,强度数据更客观反映探测目标的特性,雷达单回波数据点率达到2560 K点/s.     

CH4受激拉曼散射产生紫外激光用于NO2差分吸收激光雷达的研究

脉冲Nd:YAG三倍频激光(355 nm)泵浦CH4的受激拉曼散射第一级斯托克斯光(395.6 nm)用作NO2差分吸收激光雷达的λon.为研究CH4的受激拉曼散射效应和定量解释其物理机理作了数值模拟计算,并作了一系列的实验.通过调节泵浦能量、光束质量和气体压强,得到了各级散射光的能量转化效率与三者间的函数关系,找到了第一级斯托克斯光的优化条件.