60km车载瑞利测风激光雷达研制

目前我国尚缺乏25~60 km大气风场实时探测手段,为此研制了60 km车载瑞利测风激光雷达。介绍了系统总体结构,对分系统的研制做了详细描述。为提高风场反演的精度,设计了标准具通过率函数校准系统。提出了标准具通过率函数校准方法,并开展实验对标准具通过率函数进行了校准。校准结果表明,接收机性能稳定,各参数测量标准差均小于0.06。该系统在德令哈地区对15~60 km大气风场进行了观测,获得了水平风场的测量结果,并与当地探空气球的探测结果进行了比对,30 km以下一致性较好。对风速、风向测量误差进行了计算,40 km以下,风速测量误差4 m/s,风向测量误差6,40 km以上,风速测量误差8 m/s,风向测量误差18。该系统设计合理,性能稳定,能够实时探测10~60 km大气风场。     

相干激光雷达探测目标研究

介绍了相干激光雷达对目标探测的技术优点和现状,阐述了基于相干探测技术构建的激光雷达的主要组成,并给出了整个系统的工作流程。文中基于1.5μm光纤光学技术搭建了相干激光雷达系统。通过搭建的系统进行了外场试验,获得了外场目标的成像图和不同汽车引擎振动产生的微多普勒谱特征图。通过试验证明了相干激光雷达系统可以在目标自动侦察识别方面发挥重要作用。     

基于激光雷达的火箭推进剂加注机器人姿态估计研究

针对运载火箭发射中燃料推进剂加注环节中的自动对接需求,提出了一种基于单线激光雷达识别人工信标的姿态估计算法。通过电机带动二维激光雷达旋转,采集环境三维点云信息,通过所提算法从中识别出具有特殊几何形状的目标板来确定加注机器人与箭体活门之间的相对姿态,并实现机器人基于人工信标的姿态估计。最后通过实验验证了所提算法的可靠性与准确性。     

基于激光雷达回波强度的反光板位置拟合方法

针对目前激光雷达定位系统中的拟合算法存在拟合精度较低、数据容错能力较差等问题,设计了一种基于回波强度的反光板位置拟合方法。首先对原始扫描数据进行滤波,并结合回波强度分割法与基于点距离的分割法进行数据分割,对分割后数据结合回波强度进行反光板圆心拟合,以得到反光板实际位置。最后使用堆垛式叉车搭载激光雷达R2000进行实验,实验结果表明所提方法具有较高的拟合精度,并有效提高了数据容错能力。     

差分吸收NO_2激光雷达波长漂移和能量波动对浓度反演的影响

为评估差分吸收二氧化氮激光雷达中激光器的稳定性对反演浓度的影响,以NO_2的吸收谱和激光雷达方程为基础,分析了波长漂移和能量波动对距离分辨差分吸收激光雷达浓度反演带来的相对误差。采用两台Nd:YAG激光器的354.7nm波长分别泵浦两台染料激光器的方式,产生差分吸收探测所需的两个波长λon(448.10nm)和λoff(446.80nm),搭建探测大气NO_2实验系统,并就波长漂移和能量波动对NO_2浓度反演影响进行了实验验证。实验结果表明:在没有稳频条件下,当λon和λoff波长漂移≤0.005nm时,引起的浓度相对误差为≤3%;能量波动对反演浓度没有影响,但能量降低减小探测距离,当能量下降≤5%时,探测距离≤100m,实验结果与理论计算基本一致。最后,开展了大气NO_2浓度实验观测,获得实验期间水平及垂直高度0.5~3km内NO_2浓度的分布廓线,系统稳定可靠。本方法为实用化NO_2差分吸收激光雷达的设计及应用提供了理论依据及技术支持。     

大气气溶胶和云雾粒子的激光雷达比

对探测大气气溶胶和云雾粒子的激光雷达的关键参量——激光雷达比问题进行了详细的讨论，利用实际大气气溶胶和云雾粒子的光学特性对0．532μm和l.064μm波长上的激光雷达比进行了计算分析，得到了各种气溶胶粒子组份和典型的集合状态以及云雾粒子的激光雷达比。发现激光雷达比和粒子的物理、光学性质密切相关，不同种类的粒子的激光雷达比有巨大的差异，并且两个波长上激光雷达比的相互关系也不相同，这些结果为激光雷达探测大气气溶胶和云雾粒子提供了依据。     

激光雷达监测北京城区夏季边界层气溶胶

运用一种新型边界层气溶胶监测激光雷达,在北京丰台区进行了外场实验,探讨了大气边界层(PBL)内气溶胶消光系数与湿度、风速等气象条件的关系,并给出了消光系数的时空分布。实验结果表明,水平大气气溶胶消光系数与黑碳质量浓度、地面风速等近地气象因子均有较好的相关性;边界层气象因子直接影响气溶胶的时空扩散和分布;在近地面风速较小等条件下,北京城区气溶胶污染在凌晨和上午较下午和前半夜严重。     

生物气溶胶的激光光谱识别研究

生物气溶胶对人类的健康、动植物的生长可构成很大的威胁。生物气溶胶的激光光谱识别和荧光雷达探测研究有利于人类与传染疾病作斗争。有条件采样单位于生物气溶胶荧光光谱分析仪在荧光收集系统之后巧妙地把粒子的弹性散射光和未经色散的荧光按产生的时间先后分成两个部分。光谱仪有条件采样过程可降低数据采集和数据处理速率，提高信噪比。有条件触发单粒子生物气溶胶荧光光谱分析仪的光源为一台连续的Ar＋激光器和一台四倍频Nd：YAG激光器，可得到紫外荧光信息，扩大了应用范围。该仪器必须满足严格的时序条件和逻辑条件。利用紫外激光诱导荧光雷达探测技术可进行生物气溶胶及生物战剂的识别研究。一台紫外－荧光雷达系统，当探测距离为3000m时，浓度探测极限为500mg／m3。一种长距离生物传感探测系统可对正在运动中的气溶胶云团进行测距、探测和跟踪，跟踪高度可达30km。     

水下激光探测系统隐蔽性分析

根据水下激光探测系统的光源特性、探测原理和应用背景,分析了可能对激光水下探测系统形成威胁的探测手段及其探测能力.采用Monte Carlo方法对激光水下探测系统的隐蔽性问题进行了计算和仿真研究,结果表明:降低探测光单脉冲能量、选择有一定环境照度的天气条件、加大水下激光探测系统载具的使用深度等手段可以极大地提高水下激光探测系统的隐蔽性与安全性.通过分析得到了不同的探测手段对激光水下探测系统的威胁程度,同时从理论上提出了针对不同探测手段的激光水下探测系统的安全应用深度.     

汽车ACC雷达技术的应用与发展

介绍了汽车自适应巡航系统（ACC）系统关键技术之一的车载防撞雷达技术的发展历史和国内外的应用现状。基于汽车自适应巡航系统的功能特点，阐述了车载防撞雷达的基本性能要求与当前研究的热点。详述了车用毫米波FMCW雷达和激光雷达的基本结构、工作原理以及技术特点，从雷达的探测性能、环境依赖性、工作叮靠性、处理速度与成本等方面比较了它们应用于ACC系统的优势与劣势，并对汽车ACC雷达技术今后的发展趋势进行了展望。