角度调谐直接探测多普勒激光雷达误差分析 被引量：1

1

作者 宋宝安 赵卫疆 +4 位作者 任德明 曲彦臣 莫霜 张合勇 胡孝勇 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期20-23,共4页

角度调谐误差影响多普勒测风激光雷达测量精度.针对角度调谐误差,理论上推导出F-P标准具的透过光强与入射光角度以及其发散角之间的关系式.利用该式仿真计算出入射角、激光束散角、激光线宽和标准具步进角度对测风误差的影响.结果表明,... 角度调谐误差影响多普勒测风激光雷达测量精度.针对角度调谐误差,理论上推导出F-P标准具的透过光强与入射光角度以及其发散角之间的关系式.利用该式仿真计算出入射角、激光束散角、激光线宽和标准具步进角度对测风误差的影响.结果表明,在基于气溶胶散射的直接探测多普勒测风激光雷达系统中,当系统分辨率为2×106时,F-P标准具孔径至少为8 cm;在正入射附近,当激光的发散角<150μrad时,激光入射角每改变10μrad,F-P标准具透射谱中心就会移动1 MHz,即对于1 064 nm波长,测量误差为0.5 m/s. 展开更多

关键词 角度调谐 直接探测 测风激光雷达 F-P标准具

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基于FP标准具的直接探测多普勒测风激光雷达 被引量：7

2

作者 孙东松 钟志庆 +4 位作者 王邦新 夏海云 董晶晶 周小林 周军 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期303-306,共4页

已研制成功一台1064 nm直接探测多普勒测风激光雷达,采用Fabry-Perot(FP)标准具的双边缘技术,用于探测对流层三维风场廓线分布。介绍了多普勒测风激光雷达的基本工作原理、总体结构和技术参数,较为详细地叙述了各部分的结构及其功能,并... 已研制成功一台1064 nm直接探测多普勒测风激光雷达,采用Fabry-Perot(FP)标准具的双边缘技术,用于探测对流层三维风场廓线分布。介绍了多普勒测风激光雷达的基本工作原理、总体结构和技术参数,较为详细地叙述了各部分的结构及其功能,并给出了合肥地区对流层风场廓线分布的初步探测结果。结果表明, 该激光雷达性能稳定,达到了设计指标。 展开更多

关键词 大气光学 激光雷达 风 多普勒效应 FP标准具 直接探测

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60km瑞利多普勒激光雷达及其风场探测 被引量：6

3

作者 郑俊 孙东松 +6 位作者 窦贤康 韩於利 赵若灿 李建阅 周安然 高健 王国成 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期81-86,共6页

临近空间风场的探测,在大气动力学研究和提高数值天气预报的准确性,以及航空航天保障等方面具有重要意义。研制基于瑞利散射双边缘技术的60 km多普勒激光雷达用于临近空间大气风场的测量。激光雷达主要分为垂直指向测量系统和两台斜指... 临近空间风场的探测,在大气动力学研究和提高数值天气预报的准确性,以及航空航天保障等方面具有重要意义。研制基于瑞利散射双边缘技术的60 km多普勒激光雷达用于临近空间大气风场的测量。激光雷达主要分为垂直指向测量系统和两台斜指向测量系统。工作波长355 nm,探测距离15-60 km。为验证系统的可靠性和积累风场观测数据,于2014年下半年进行了外场实验,并与当地的探空气球数据进行对比,结果显示60 km瑞利多普勒激光雷达风场测量数据与探孔气球数据具有良好的一致性。 展开更多

关键词 瑞利散射 多普勒激光雷达 风场探测 数据对比

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双振镜直接探测高精度三维成像激光雷达系统实验研究

4

作者 王琪 李琳 +3 位作者 郝鹏飞 王超 王春晖 郭灏 《科技创新与应用》 2024年第7期13-16,共4页

建立一个高精度实时三维成像激光雷达系统,该系统采用恒比定时器(CFD)来判别到达时间;通过时间-数字转换(TDC)测量激光雷达与目标之间的激光脉冲飞行时间,然后将飞行时间(TOF)反演为距离信息;结合二维扫描空间坐标,得到目标的三维距离... 建立一个高精度实时三维成像激光雷达系统,该系统采用恒比定时器(CFD)来判别到达时间;通过时间-数字转换(TDC)测量激光雷达与目标之间的激光脉冲飞行时间,然后将飞行时间(TOF)反演为距离信息;结合二维扫描空间坐标,得到目标的三维距离信息。在100 m范围内对不同的非协同目标进行实验测量,并给出实验结果。在该系统中,时间测量误差为300 ps,而测距精度为45 mm。 展开更多

关键词 三维激光雷达系统 恒比定时器 时间-数字转换 双振镜 直接探测

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多普勒激光雷达及其单纵模全固态激光器 被引量：19

5

作者 陈卫标 周军 +1 位作者 刘继桥 朱小磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期57-60,共4页

设计一套测量大气风场的多普勒激光雷达系统,以种子注入的单频、高重频、脉冲紫外全固态激光器为发射光源,采用两种直接探测技术获取高低空大气风场。基于费索干涉仪(Fizeau)的条纹图像技术获取边界层和低对流层大气风场,基于双法布里... 设计一套测量大气风场的多普勒激光雷达系统,以种子注入的单频、高重频、脉冲紫外全固态激光器为发射光源,采用两种直接探测技术获取高低空大气风场。基于费索干涉仪(Fizeau)的条纹图像技术获取边界层和低对流层大气风场,基于双法布里珀罗干涉仪(DFP)的双边缘检测技术获取高对流层和低平流层风场。研制的单频全固态激光器输出100 Hz、30 mJ的单纵模脉冲激光,输出线宽达到傅里叶转换极限。报道了测量原理和数值模拟结果、实验样机和系统技术参数。系统将用于移动式高低空大气风场测量。 展开更多

关键词 直接探测多普勒激光雷达 条纹图像 双边缘检测 种子注入

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直接探测激光雷达系统的建模与仿真 被引量：19

6

作者 张宇 唐勐 +5 位作者 陈锺贤 吴杰 孙秀冬 苏建忠 刘锋 崔玉平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期572-575,共4页

从直接探测激光雷达系统的建模、激光雷达仿真系统的研究、计算机仿真实验等方面介绍了进行激光雷达系统仿真设计的理论和实践。从虚警概率、探测概率、信噪比和阈值噪声比决定最大探测距离的这一角度阐述建立直接探测激光雷达模型;假... 从直接探测激光雷达系统的建模、激光雷达仿真系统的研究、计算机仿真实验等方面介绍了进行激光雷达系统仿真设计的理论和实践。从虚警概率、探测概率、信噪比和阈值噪声比决定最大探测距离的这一角度阐述建立直接探测激光雷达模型;假设在直接检测方式下,探测器噪声可以用高斯概率密度函数表示;考虑了大气分子和气溶胶的吸收和散射作用;仿真系统参数输入中尽可能考虑了实际系统的各种参数要求。仿真实验表明仿真软件能够客观地反映直接探测激光雷达在不同条件下应该探测的结果。 展开更多

关键词 激光雷达 直接探测 系统建模 仿真实验

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1.06μm多普勒激光雷达的低对流层风场测量(英文) 被引量：12

7

作者 孙东松 刘东 +5 位作者 夏海云 王邦新 钟志庆 董晶晶 周军 胡欢陵 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期52-56,共5页

介绍了一套基于双边缘检测技术的1064 nm Mie多普勒测风激光雷达系统。采用Farbry-Perot标准具作为频率检测器,分析了风场中大气气溶胶运动造成的多普勒频移。利用转盘硬目标的速度校准系统对接收机校准,在±40m/s的径向速度范围内... 介绍了一套基于双边缘检测技术的1064 nm Mie多普勒测风激光雷达系统。采用Farbry-Perot标准具作为频率检测器,分析了风场中大气气溶胶运动造成的多普勒频移。利用转盘硬目标的速度校准系统对接收机校准,在±40m/s的径向速度范围内,校准精度小于1%。给出了从2006年4月23日起连续八天的风场测量结果。 展开更多

关键词 激光雷达 风 FABRY-PEROT标准具 气溶胶 直接探测

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直接探测激光雷达模型及其性能模拟 被引量：26

8

作者 薛国刚 孙东松 杨昭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期244-247,共4页

讨论了决定直接探测激光雷达性能的信噪比方程和探测概率。开发了基于Monte Carlo方法的激光雷达回波信号模拟软件,给出了典型小脉冲激光雷达性能的模拟结果,表明:在能见度为5km的大气条件下,采用1mJ激光脉冲能量探测距离可达到5km。

关键词 激光雷达 直接探测 大气传输 大气散射

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新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真 被引量：9

9

作者 姜成昊 杨进华 +1 位作者 张丽娟 李祥 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期411-416,共6页

采用相干多普勒测量手段获取目标面型变化信息具有明显的优势。基于激光多普勒效应,设计一套多普勒成像激光雷达实验系统,同时引入APFFT全相位测相处理思路对外差信号进行时频分析,抑制频谱泄露,减小噪声对测量结果的影响,获取高测量精... 采用相干多普勒测量手段获取目标面型变化信息具有明显的优势。基于激光多普勒效应,设计一套多普勒成像激光雷达实验系统,同时引入APFFT全相位测相处理思路对外差信号进行时频分析,抑制频谱泄露,减小噪声对测量结果的影响,获取高测量精度信号时频曲线。在MATLAB软件simulink交互式仿真集成环境中进行过程仿真,证明其可以实现对扫描空间高分辨率、高精度的成像。实验结果表明:该系统能够较好还原被测目标表面特性,为激光雷达实现对目标高分辨率与高灵敏度成像提出新的解决思路。 展开更多

关键词 多普勒成像 激光雷达 高分辨雷达 外差探测

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固体相干激光雷达多普勒测速实验 被引量：5

10

作者 张海洋 王景峰 +1 位作者 赵长明 杨苏辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z3期284-288,共5页

采用单块非平面环形激光器作为种子,注入到单纵模运转的 Q 开关高重复频率 Nd:YAG 激光器为发射源,同时运用温度反馈控制,使种子光源和从动激光器自由振荡频率相匹配,实现稳定的单频输出。采用外差式相干探测的方法,测量运动目标的多普... 采用单块非平面环形激光器作为种子,注入到单纵模运转的 Q 开关高重复频率 Nd:YAG 激光器为发射源,同时运用温度反馈控制,使种子光源和从动激光器自由振荡频率相匹配,实现稳定的单频输出。采用外差式相干探测的方法,测量运动目标的多普勒频移,从而达到测量运动物体速度信息的目的。根据实验现象,分析失谐频率△ω对外差探测的影响,提出了改进措施并应用于实验。比较已观测到的实验数据与理论计算值分析误差来源。 展开更多

关键词 相干激光雷达 外差探测 多普勒效应

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基于双F-P标准具的直接探测测风激光雷达 被引量：2

11

作者 夏海云 孙东松 +5 位作者 沈法华 董晶晶 钟志庆 王邦新 周小林 李颖颖 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z3期273-278,共6页

研制了基于双 F-P 标准具直接探测的地基测风激光雷达。简要回顾了双边缘直接探测技术,介绍了系统结构与控制。为验证系统测量结果的准确性,研制了多普勒校准仪。在±40 m/s 动态范围内的校准实验表明:当累计光子数达到2 000时,测... 研制了基于双 F-P 标准具直接探测的地基测风激光雷达。简要回顾了双边缘直接探测技术,介绍了系统结构与控制。为验证系统测量结果的准确性,研制了多普勒校准仪。在±40 m/s 动态范围内的校准实验表明:当累计光子数达到2 000时,测风激光雷达系统对靶盘径向转速测量的标准误差为0.6 m/s。风场观测初步对比实验时,测风激光雷达的测量结果与风廓线测量结果一致。给出了24h 连续大气风场观测的结果:风场观测的垂直分辨率为21.2 m,每个径向观测的累积时间1 min,当激光雷达扫描视场内有云层时,测风激光雷达的探测高厦可达10 km。 展开更多

关键词 激光雷达 直接探测 F-P标准具

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光电倍增管在直接探测激光雷达中的应用研究 被引量：2

12

作者 马宗峰 欧攀 +2 位作者 张春熹 王纪强 周阳君 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第z1期238-241,共4页

在高层大气探测中,直接探测多普勒激光雷达具有比较优势.总结了直接探测激光雷达作用距离方程,分析了大气溶胶与大气分子散射、消光作用对激光传输的影响,利用Kolmogorov湍流模型估算大气湍流对回波信号的衰减.比较了没有对回波信号放... 在高层大气探测中,直接探测多普勒激光雷达具有比较优势.总结了直接探测激光雷达作用距离方程,分析了大气溶胶与大气分子散射、消光作用对激光传输的影响,利用Kolmogorov湍流模型估算大气湍流对回波信号的衰减.比较了没有对回波信号放大和用光电倍增管探测时所需发射脉冲的能量,仿真结果显示光电倍增管用于直接探测激光雷达,很好地抑制了探测器中的热噪声,改善了系统的性能,探测灵敏度提高了25.54 dB. 展开更多

关键词 光电倍增管 直接探测激光雷达 信噪比 大气湍流

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大气湍流对直接探测激光雷达性能影响分析 被引量：2

13

作者 杨瑞科 刘琦 马春林 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S3期137-140,共4页

在一定探测概率和虚警概率的情况下,讨论了有无大气湍流时激光雷达直接探测的信噪比;基于考虑内尺度的弱湍流闪烁指数,分析了湍流强度、内尺度对探测所需的信噪比的影响;并对于不同光束半径,在束轴上与离轴处探测所需的信噪比也进行了... 在一定探测概率和虚警概率的情况下,讨论了有无大气湍流时激光雷达直接探测的信噪比;基于考虑内尺度的弱湍流闪烁指数,分析了湍流强度、内尺度对探测所需的信噪比的影响;并对于不同光束半径,在束轴上与离轴处探测所需的信噪比也进行了计算。结果表明:湍流越强,其影响越大;波长越短,所要求的SNR越大;内尺度的影响在较短波长和较强湍流时不可忽略,尤其在发射孔径较小、探测点偏离波束中轴时更应考虑其影响。通过分析表明,为了减小湍流对探测系统性能的影响,可以增加发射孔径。 展开更多

关键词 直接探测 信噪比 湍流 激光雷达

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远程多普勒激光雷达 被引量：4

14

作者 朱大勇 《红外与激光工程》 EI CSCD 1996年第1期8-15,共8页

本文介绍了美国林肯实验室远程“火池”多普勒激光雷达的性能和应用。主要叙述了改进型“火池”雷达及其识别假目标试验。

关键词 激光雷达 精确测距 多普勒跟踪 相干探测

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相干多普勒激光雷达技术 被引量：4

15

作者 王迎强 《雷达科学与技术》 2007年第2期100-104,114,共6页

与传统微波雷达相比,激光雷达具有更高的空间分辨率和灵敏度。激光多普勒雷达作为有效的测速手段,已在遥感空中风场方面得到具体应用。该文介绍了国内外相干多普勒激光雷达的发展情况,并对固态相干多普勒激光雷达的基本组成、工作原理... 与传统微波雷达相比,激光雷达具有更高的空间分辨率和灵敏度。激光多普勒雷达作为有效的测速手段,已在遥感空中风场方面得到具体应用。该文介绍了国内外相干多普勒激光雷达的发展情况,并对固态相干多普勒激光雷达的基本组成、工作原理、回波机制以及检测信噪比作了比较详细的论述和分析。文中还结合固态相干激光雷达的特点对该领域的发展趋势作了展望:机载、星载相干激光多普勒雷达技术将得到迅速发展,在军事和民用方面有着广阔的应用价值。 展开更多

关键词 相干多普勒激光雷达 相干探测 信噪比 前景预测

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外差探测激光多普勒雷达系统性能研究

16

作者 凌元 洪光烈 +1 位作者 崔桂华 舒嵘 《红外》 CAS 2013年第5期1-7,共7页

外差探测激光多普勒雷达由于具有测速精度高和可辨别速度方向等优点而广泛应用于测风、流体测速以及着陆导航等方面。对外差激光多普勒雷达的测速原理、误差来源和系统噪声进行了分析,并给出了系统的信噪比和探测精度的仿真结果。搭建... 外差探测激光多普勒雷达由于具有测速精度高和可辨别速度方向等优点而广泛应用于测风、流体测速以及着陆导航等方面。对外差激光多普勒雷达的测速原理、误差来源和系统噪声进行了分析,并给出了系统的信噪比和探测精度的仿真结果。搭建了全光纤外差探测激光多普勒系统。用研制的高精度运动目标模拟器开展了相关测速实验。实验结果表明,速度测量精度优于6.7 cm/s,而且与速度大小基本无关,这与仿真分析结果相一致。 展开更多

关键词 激光雷达 激光多普勒 相干探测 外差探测

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我国中纬度地区多普勒激光雷达准零风层多季节观测与分析 被引量：4

17

作者 王元祖 韩於利 +4 位作者 孙东松 韩飞 周安然 张楠楠 唐磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期284-291,共8页

一台基于分子双边缘鉴频技术的车载瑞利多普勒激光雷达系统,于2014年至2016年先后在山西忻州(38.42°N 112.72°E)和甘肃酒泉(39.74°N 98.49°E)地区对平流层风场进行连续观测。观测结果表明:18~25 km范围内,酒泉春、... 一台基于分子双边缘鉴频技术的车载瑞利多普勒激光雷达系统,于2014年至2016年先后在山西忻州(38.42°N 112.72°E)和甘肃酒泉(39.74°N 98.49°E)地区对平流层风场进行连续观测。观测结果表明:18~25 km范围内,酒泉春、秋季节以及忻州冬季均出现了准零风层大气结构,并伴有明显的上下浮动现象,该准零风层结构与2011年夏季新疆乌鲁木齐(42.1°N 87.1°E)多普勒激光雷达系统观测到的结果具有明显差异。分析认为:由于5月与10月处于短暂的季节过渡时期,中纬度地区平流层东风环流尚未稳定导致零风线的上下浮动;2015年1月忻州地区出现平流层准零风层与平流层爆发性增温有关。 展开更多

关键词 多普勒激光雷达 直接探测 平流层 准零风层

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多普勒测风激光雷达的基本原理与技术进展 被引量：22

18

作者 储玉飞 刘东 +5 位作者 王珍珠 吴德成 邓迁 李路 庄鹏 王英俭 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期580-600,共21页

风场是水循环、碳循环、气溶胶、污染气体及雾霾的主要动力,也是大气湍流、风能发电厂、数值天气预报和环保等领域的重要参数。多普勒激光雷达利用多普勒效应,通过探测发射激光的频率漂移,可以获得大气风场参数,因此在众多领域具有重要... 风场是水循环、碳循环、气溶胶、污染气体及雾霾的主要动力,也是大气湍流、风能发电厂、数值天气预报和环保等领域的重要参数。多普勒激光雷达利用多普勒效应,通过探测发射激光的频率漂移,可以获得大气风场参数,因此在众多领域具有重要的应用。首先介绍了多普勒效应和测风激光雷达技术的基本原理,然后分别从原理和实际应用方面对多普勒测风激光雷达进行了分类。进而系统介绍了相干探测与非相干探测、连续光探测与脉冲光探测、单边缘技术与双边缘技术、FP条纹与Fizeau条纹技术、VAD与DBS扫描等相关技术。最后简要地介绍了地基、机载与星载测风激光雷达的实例,以及测风激光雷达新技术,并对多普勒测风激光雷达技术进行了总结与展望。 展开更多

关键词 大气光学 测风技术 激光雷达 直接探测 相干探测 外差技术 遥感

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相干激光雷达探测目标研究 被引量：5

19

作者 张鹏飞 潘静岩 +2 位作者 张涛 李丽 董光焰 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期753-756,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 相干探测 激光雷达 微多普勒

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相干激光雷达平衡式相干探测技术研究 被引量：4

20

作者 刘兵 陶炜 +3 位作者 柯尊贵 冯力天 袁菲 李晓峰 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期46-49,共4页

为了分析影响平衡式相干探测信噪比的因素,采用数学模型推导了平衡式相干探测原理和信噪比公式,分析了影响平衡式相干探测信噪比的因素,研制了用于相干激光雷达信号接收的平衡式激光探测器,并通过相干雷达样机,完成了气溶胶粒子发生米... 为了分析影响平衡式相干探测信噪比的因素,采用数学模型推导了平衡式相干探测原理和信噪比公式,分析了影响平衡式相干探测信噪比的因素,研制了用于相干激光雷达信号接收的平衡式激光探测器,并通过相干雷达样机,完成了气溶胶粒子发生米氏散射回波信号的探测。结果表明,研制的平衡式激光探测器具有非常低的噪声和高探测灵敏度特性,能较好地探测出大气中气溶胶粒子发生米氏散射的激光回波信号。 展开更多

关键词 激光技术 探测器 平衡式相干探测 相干激光雷达 多普勒频移

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