收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于分子滤波器和Fe玻尔兹曼方法的高低空测风测温激光雷达系统

王章军  
【摘要】:多普勒激光雷达作为一种主动式光学遥感设备,具有实时性好、探测灵敏度高等优点,可以连续进行高时空分辨率的大气风场、温度等的垂直剖面探测,为中层、中高层大气探测提供了有效手段。本文研究内容包括基于分子滤波器的高低空多普勒测风、测温激光雷达系统软件开发和探测方法研究,以及中高层(30-115 km)Fe玻尔兹曼测温激光雷达改进系统研制。 本文从车载多普勒测风激光雷达业务化运行的需求出发,采用模块化的程序设计思想,设计并完成了界面友好、功能强大的激光雷达业务化软件----数据采集、处理及控制软件(DAAS)。结合雷达系统的具体性能参数,制定了各种数据产品的测量流程及数据存储格式等,实现了风廓线、径向风速PPI、径向风速RHI及海面风场等多种数据产品的业务化测量,为我国第一台车载测风激光雷达的研制和业务化应用作出了重要科学贡献。 为提高测风激光雷达的风场测量精度,本文对径向风速测量的三大前提假设(大气水平均匀、垂直风为零及各个方向灵敏度相同)进行了详细分析和理论计算,计算出了每个前提假设对径向风速测量精度的影响,指出了目前的径向风速反演方法的局限性和适用范围。 为了同时获取中高层大气的风场和温度,本文采用基于Na-DEMOF双边缘鉴频技术的多普勒测风、测温激光雷达,同时测量了10-50 km的大气风场和温度。本文对Na-DEMOF的测量原理及结构进行了详细的论述,并编写完成了基于LabVIEW的数据采集软件,同时反演得到了大气风场和温度。 为了研究全球热力系统、大气动力学、重力波等大气现象,Chu et al.于1999年研制完成了一台Fe玻尔兹曼测温激光雷达系统,并于1999-2001和2002-2005分别在南极洲的Amundsen-Scott(90?S)科考站和Rothera科考站(67.5?S)进行了长期观测。本文在原有系统的基础上对发射系统和接收系统进行了升级和改进,结合系统的具体光学结构和性能参数,采用更改Pinhole大小来匹配发射角和视场角,以及Fabry-Perot标准具与窄带干涉滤光片相结合的方法,有效的滤除了白天背景光,实现了白天探测。 为了提高脉冲激光器的稳定性和光束质量,更换了种子激光器,设计完成了种子注入及种子激光器稳频系统。采用高精度的波长计、PID控制方法以及Flipper Mirror相结合,实现了利用一台波长计和扫描Fabry-Perot干涉仪交替控制和监测两台种子激光器,同时编写完成了基于LabVIEW的数据采集软件。升级后的Fe玻尔兹曼测温激光雷达系统在美国Boulder进行了前期测试,实现了全天候24小时30-115 km温度和75-115 km Fe原子数密度测量。该系统已于2010年10月运往南极McMurdo科考站(78?S,167?E)进行为期3年的科学观测。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 程永强;胡雄;徐丽;闫召爱;郭商勇;;钠激光雷达在临近空间探测方面的最新进展[J];红外与激光工程;2008年S3期
2 陈士英;张平贵;卢俊平;;激光雷达技术及其在大气环境监测中的应用[J];内蒙古科技与经济;2010年02期
3 韩绍坤;;激光成像雷达技术及发展趋势[J];光学技术;2006年S1期
4 陈金令;谢德林;陈洪斌;徐征峰;罗剑;;激光雷达系统建模与仿真设计[J];计算机测量与控制;2007年12期
5 鲁华章;汤京生;汤伟杰;;激光雷达在大气和海洋污染探测中的应用及其发展趋势初探[J];工程地球物理学报;2007年06期
6 张险峰;陈功;龙维;程正逢;张凯;;浅谈激光雷达直升机巡线的应用现状与前景[J];电力勘测设计;2007年06期
7 夏海云;孙东松;沈法华;董晶晶;钟志庆;王邦新;周小林;李颖颖;;基于双F-P标准具的直接探测测风激光雷达[J];红外与激光工程;2006年S3期
8 王咏青;张霞;;激光雷达技术专利分析[J];激光与光电子学进展;2007年12期
9 马超杰;吴丹;刘正清;;用于激光雷达的激光器辐射源技术进展[J];航空科学技术;2007年03期
10 刘智深;何启岱;李志刚;吴松华;;激光雷达微弱信号检测电路设计[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2008年01期
11 张险峰;陈功;龙维;程正逢;张凯;;激光雷达直升机巡线技术的现状与应用前景[J];电力建设;2008年03期
12 李静文;洪光烈;舒嵘;;基于DDS的啁啾调幅技术在激光雷达中的应用[J];科学技术与工程;2008年15期
13 ;英法合作研制隐形机载激光雷达系统[J];航天电子对抗;1991年03期
14 程维;郭凤平;牛大鹏;;基于DSP的接触网数据处理系统设计[J];电气化铁道;2006年03期
15 刘增东;刘建国;刘文清;陆亦怀;赵雪松;张天舒;江宇;黄书华;冯巍巍;肖锋钢;;小口径便携式Mie散射激光雷达的研制和应用[J];光学技术;2008年04期
16 李交通;朱海;;机载激光雷达系统水下最大探测深度分析[J];四川兵工学报;2009年01期
17 张海滨;尹光;姜茂仁;;激光雷达回波信号及处理方法分析[J];科技信息;2009年11期
18 魏凯;纪玉峰;徐赤东;;DSPs在激光雷达上的应用[J];微计算机信息;2010年29期
19 赵博;胡顺星;曹开法;汪少林;;车载测污激光雷达数据处理软件的设计[J];计算机技术与发展;2010年10期
20 苗海;;GaAs激光雷达系统的改进[J];激光与红外;1981年02期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 赵琦;樊红英;吕百达;;大气湍流对激光雷达系统的影响[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
2 邱宗甲;陈思颖;张寅超;步志超;王玉诏;孔卫国;刘鹏;陈和;倪国强;;气溶胶探测激光雷达系统及误差分析[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 李建利;;激光雷达快速获取地理信息的应用研究[A];中国地理信息系统协会第三次代表大会暨第七届年会论文集[C];2003年
4 梁郁;蒋立辉;刘鹏;熊兴隆;;提高激光雷达测量能见度反演精度的改进方法[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
5 傅利平;王英鉴;徐寄遥;;法拉第反常色散光学滤波器的理论研究[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年
6 凌在盈;周斌;蒋锦刚;窦文洁;周方方;;基于Monte Carlo方法的水体二向反射分布函数(BRDF)模拟初探[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
7 周明;李琦;王骐;;几种激光雷达强度像边缘检测算法性能评价[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
8 李建国;周俊武;战凯;迟洪鹏;;基于LabView的激光测量系统开发及在井下无人铲运机中的应用[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 王章军;基于分子滤波器和Fe玻尔兹曼方法的高低空测风测温激光雷达系统[D];中国海洋大学;2011年
2 钟山;基于纯转动Raman激光雷达系统的大气温度和气溶胶的探测及测风边缘技术的性能比较[D];武汉大学;2012年
3 来志;合成孔径激光雷达系统调频激光器技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
4 任旻;高速单光子探测及应用研究[D];华东师范大学;2013年
5 赵彬;空间近距离非合作目标光学主被动复合探测技术研究[D];北京理工大学;2010年
6 郭金家;海中有色可溶有机物荧光光谱现场探测技术研究[D];中国海洋大学;2011年
7 史久林;基于受激布里渊散射的水体特征参数测量及相关基础研究[D];华中科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邓志辉;无扫描测距成像激光雷达系统关键技术研究[D];电子科技大学;2012年
2 胡剑;凝视成像三维激光雷达系统的研究[D];浙江大学;2013年
3 高峰;成像激光雷达系统仿真及实验研究[D];长春理工大学;2012年
4 王鹏鹏;基于达曼光栅的点阵照明成像激光雷达系统的研究[D];浙江大学;2013年
5 刘韵;基于成像仿真的激光雷达系统性能研究[D];华中科技大学;2012年
6 李楠;基于DSP的激光雷达测距系统的数据采集与处理[D];长春理工大学;2013年
7 齐敏珺;海面溢油机载多通道激光雷达系统软件开发研究[D];中国海洋大学;2010年
8 王扶;三维激光雷达成像数据处理与可视化研究[D];电子科技大学;2011年
9 苏恒;凝视成像激光雷达系统的动态特性研究[D];浙江大学;2012年
10 黄春红;红外微脉冲激光雷达系统研制[D];中国海洋大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 记者 汪永安;首台激光雷达系统问世[N];安徽日报;2010年
2 李云平;内蒙古 激光雷达监测沙尘[N];新华每日电讯;2003年
3 本报记者 王奎庭;激光雷达 空中“探物”[N];中国环境报;2001年
4 杨孝文 任秋凌;21世纪雷达越来越神奇[N];中国国防报;2004年
5 ;内蒙古京津风沙源治理工程现已取得显著成效[N];人民政协报;2003年
6 本报记者 张梦然;战地“红枭”助我捉小猫[N];科技日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978