拉曼氣溶膠激光雷達

激光雷達的結(jié)構(gòu)、分類以及不同種類激光雷達的工作原理。跟蹤激光雷達新發(fā)展和應(yīng)用,根據(jù)探測物質(zhì)的不同,分別討論了激光雷達在探測氣溶膠、云、邊界層、溫度、能見度、風(fēng)、大氣成分、水汽和鈉層方面的應(yīng)用,綜述了目前國內(nèi)外氣象探測的半導(dǎo)體激光雷達、微脈沖激光雷達、一般彈性散射激光雷達、多普1勒激光雷達、差分吸收激光雷達和Raman激光雷達的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,認為激光雷達將向多波長、多探測功能、商業(yè)化、區(qū)域化及全球化方向發(fā)展,它在氣象與環(huán)境監(jiān)測中正在發(fā)揮越來越重要的作用。

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拉曼氣溶膠激光雷達探測

針對全球范圍內(nèi)大氣參數(shù)實時監(jiān)測技術(shù)需求，以地表30千米內(nèi)與人類活動密切相關(guān)的大氣空間為探測對象，依據(jù)大氣分子的拉曼散射原理，開展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的紫外域波長激光雷達探測大氣水汽、溫度和氣溶膠特性的系統(tǒng)及實驗研究，主要涉及拉曼激光雷達系統(tǒng)探測技術(shù)、微弱信號提取技術(shù)與方法、大動態(tài)范圍的數(shù)據(jù)拼接與校正技術(shù)、多參量并行精細探測及反演技術(shù)和模塊化系統(tǒng)集成技術(shù)與對比實驗研究等多學(xué)科交叉技術(shù)。結(jié)合多年來研究大氣水汽和溫度拉曼激光雷達技術(shù)的積累，研制了以特殊分色1片和窄帶干涉濾光片為核心的拉曼分光系統(tǒng)，實現(xiàn)了大氣分子的振動和轉(zhuǎn)動拉曼信號的精細提取技術(shù)，構(gòu)建了拉曼激光雷達系統(tǒng)，實現(xiàn)了對大氣水汽、溫度與氣溶膠廓線的精細探測。長期實驗探測性能穩(wěn)定，可靠性高，可作為區(qū)域性大氣和空間環(huán)境地基激光雷達監(jiān)測基地繼續(xù)開展長期觀測實驗研究。

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激光雷達是工作在光頻波段的雷達。與微波雷達的原理相似，它利用光頻波段的電磁波先向目標(biāo)發(fā)射探測信號，然后將其接收到的同波信號與發(fā)射信號相比較，從而獲得目標(biāo)的位置(距離、方位和高度)、運動狀態(tài)(速度、姿態(tài))等信息，實現(xiàn)對目標(biāo)的探測、跟蹤和識別。

激光雷達由發(fā)射，接收和后置信號處理三部分和使此三部分協(xié)調(diào)工作的機構(gòu)組成。激光光速發(fā)散角小，能量集中，探測靈敏度和分辨率高。多普1勒頻移大，可以探測從低速到高速的目標(biāo)。天線和系統(tǒng)的尺寸可以作得很小。利用不同分子對特定波長得激光吸收、散射或熒光特性，可以探測不同的物質(zhì)成分，這是激光雷達獨有的特性。

激光雷達的研究起源于上世紀60年代末，起初主要用于軍1用領(lǐng)域，自1995年正式實現(xiàn)商業(yè)化之后，在測繪、資源勘探等領(lǐng)域發(fā)揮了越來越多的作用，在盛行的“黑科技”無人駕駛技術(shù)的開發(fā)上，激光雷達更是核心技術(shù)之一。隨著技術(shù)的發(fā)展和完善，激光雷達的應(yīng)用范圍也越來越廣，其中環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域就是很重要的一個方面，可以用來測量顆粒物、臭氧、溫度和濕度的變化等等。