相干多普勒测风激光雷达外差效率的数值计算与分析 被引量：3

1

作者 步志超 陈思颖 +5 位作者 张寅超 陈和 郭磐 陈文博 陈胜哲 葛宪莹 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期824-827,843,共5页

论述了相干多普勒测风激光雷达外差效率的基本理论.对同轴系统中本振光和发射激光均是截断高斯光束情况下的外差效率进行了研究,利用圆孔光阑函数展开为高斯函数相叠加的方法,给出外差效率的解析表达式;采用计算机软件Mathematica分析... 论述了相干多普勒测风激光雷达外差效率的基本理论.对同轴系统中本振光和发射激光均是截断高斯光束情况下的外差效率进行了研究,利用圆孔光阑函数展开为高斯函数相叠加的方法,给出外差效率的解析表达式;采用计算机软件Mathematica分析外差效率随菲涅尔数和截断因子的变化关系,给出最大外差效率随着菲涅尔数的变化曲线和不同菲涅尔数下最佳截断因子的取值.该研究为相干多普勒测风激光雷达探测理论的发展及系统器件的最优化配置提供了重要的理论依据. 展开更多

关键词 相干多普勒测风激光雷达 夫琅和费衍射 外差效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

CALIOP数据在星载相干多普勒测风激光雷达性能仿真中的应用 被引量：3

2

作者 卢博 吴东 张天澈 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期119-125,共7页

利用2007—2008年21个月CALIOP测量的夜间气溶胶后向散射系数的全球三维平均分布数据取代传统仿真中的气溶胶模型数据,对晴空条件下的2.1μm相干多普勒测风激光雷达的测风性能进行了计算机仿真研究。仿真结果表明,采用合理的系统参数设... 利用2007—2008年21个月CALIOP测量的夜间气溶胶后向散射系数的全球三维平均分布数据取代传统仿真中的气溶胶模型数据,对晴空条件下的2.1μm相干多普勒测风激光雷达的测风性能进行了计算机仿真研究。仿真结果表明,采用合理的系统参数设计,在20°S至40°N之间4.5km海拔之下单激光脉冲的径向风速误差普遍小于1m/s。以1m/s作为可接受风速误差的标准,符合标准的最大可测量海拔高度向两极方向递减,在南极附近减至1~2km。若10个激光脉冲平均测量,在对流层下层风速误差可降至0.5m/s以内,且在35°N附近最大可测量海拔高度可达5.5km。 展开更多

关键词 CALIOP 相干多普勒测风激光雷达 性能仿真 气溶胶后向散射系数

在线阅读 下载PDF 职称材料

相干多普勒测风激光雷达 被引量：14

3

作者 张芳沛 薛海中 +6 位作者 胡永钊 沈严 邢宇华 李冬梅 张文平 韩文杰 窦飞飞 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1045-1050,共6页

鉴于多普勒测风激光雷达在航空航天、遥感遥测、气象观测等军事及民用领域中的广泛应用,结合相干探测工作原理,介绍了国外几种典型波段相干多普勒测风激光雷达系统,重点分析了激光发射机/接收机、空间扫描、数据处理等关键技术,并对相... 鉴于多普勒测风激光雷达在航空航天、遥感遥测、气象观测等军事及民用领域中的广泛应用,结合相干探测工作原理,介绍了国外几种典型波段相干多普勒测风激光雷达系统,重点分析了激光发射机/接收机、空间扫描、数据处理等关键技术,并对相干多普勒激光雷达的广阔应用前景进行了展望。指出国内相干多普勒测风激光雷达研究已取得的一些重要进展。 展开更多

关键词 多普勒测风激光雷达 相干探测 激光发射机

在线阅读 下载PDF 职称材料

相干测风激光雷达对城市风场典型过程分析 被引量：2

4

作者 董保华 夏小维 +4 位作者 庄鹏 谢晨波 周月凌 孔现涛 罗红艳 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期90-107,共18页

近年来,极端天气频发,对社会、经济及公共生命安全造成严重影响,亟需实时、高时空分辨率的气象观测手段。为应对气象的变化,利用多普勒效应,结合最大似然离散谱峰估计(ML DSP),寻找能量峰值最大值频谱位置,进行风数据的反演,进而研制一... 近年来,极端天气频发,对社会、经济及公共生命安全造成严重影响,亟需实时、高时空分辨率的气象观测手段。为应对气象的变化,利用多普勒效应,结合最大似然离散谱峰估计(ML DSP),寻找能量峰值最大值频谱位置,进行风数据的反演,进而研制一款相干测风激光雷达系统,该系统探测距离为50~4000 m范围内,时间分辨率达到10 s,垂直分辨率30 m。该系统与探空气球比对结果,风速相关性为0.962,风向相关性为0.96,风速标准偏差为0.93 m/s,风向标准偏差为6.52°。通过该雷达系统进一步在平阴县及北京市的进行长期监测,根据监测数据发现受地形及近地面温度影响,城市近地空1 km高度以内风场变化较大,1 km高度以上的风场变化较小。同时对平阴县及北京市典型过程进行分析,发现相干测风激光雷达能够有效地监测到城市降雨及冷暖空气交汇过程,具有良好的风场连续观测能力及典型天气现象的监测和分析能力。该雷达可用于对城市风场监测,为极端天气变化提供实时、高分辨率的数据,进而为气象监测和极端天气预警提供数据支撑。 展开更多

关键词 激光雷达 相干测风 风场比对 城市风场

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于相干激光雷达的双偏振探测技术 被引量：2

5

作者 罗晓翩 冯力天 +5 位作者 尹微 靳国华 彭涛 董吉辉 张永科 周鼎富 《激光技术》 北大核心 2025年第1期8-13,共6页

为了在大气遥感中对风场和退偏比进行联合分析,提出了一种双偏振相干探测方法。基于传统相干测风激光雷达(LiDAR),设计了能实现正交偏振信号分集接收的探测系统,并推导了此系统下大气退偏比计算原理;搭建系统并进行了实验,在不同天气条... 为了在大气遥感中对风场和退偏比进行联合分析,提出了一种双偏振相干探测方法。基于传统相干测风激光雷达(LiDAR),设计了能实现正交偏振信号分集接收的探测系统,并推导了此系统下大气退偏比计算原理;搭建系统并进行了实验,在不同天气条件下,对比观测平行偏振光和垂直偏振光径向风速信息,结合实时大气退偏比参数双维度描述大气状态。结果表明,激光发射能量为100 J、脉宽为400 ns、距离分辨率为30 m时,阴天、雾天、雨天、晴天径向风速测程分别可达6.0 km、5.5 km、3.0 km、3.0 km;大气退偏比测程为2.0 km、2.0 km、1.0 km、1.0 km;测程内双通道径向风速的一致性不随天气而变化。该研究为大气多要素一体化探测提供了参考。 展开更多

关键词 激光技术 激光雷达 双偏振接收 相干多普勒测风 大气退偏比

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于激光雷达和计算流体力学模型的飞机起降通道风场测量 被引量：1

6

作者 陈霖 孙晓亮 +2 位作者 盛一成 毕道明 刘骏 《应用光学》 北大核心 2025年第1期129-136,共8页

飞机起降通道中风场三维信息对于飞行安全至关重要,但尚缺乏准确、高效的测量方法。针对这一问题,提出一种基于激光雷达和计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模型的飞机起降通道风场测量方法,首先,建立覆盖典型场景的飞机... 飞机起降通道中风场三维信息对于飞行安全至关重要,但尚缺乏准确、高效的测量方法。针对这一问题,提出一种基于激光雷达和计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模型的飞机起降通道风场测量方法,首先,建立覆盖典型场景的飞机起降通道的CFD流场模型库,并对模型进行本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD),接着,在实际测量应用中,采用测风激光雷达测量得到沿激光束方向若干采样点上的径向风速,并据此在模型库中搜索最佳匹配流场模型,利用径向风速测量结果修正最佳匹配模型的POD系数,重构得到修正后的CFD流场模型。实验结果表明,本文方法可实现飞机起降通道中风场三维信息的准确、高效测量,风速测量精度优于0.8 m·s^(-1)。 展开更多

关键词 起降通道 测风激光雷达 多普勒 计算流体力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于单声光单级放大器的近距测风激光雷达

7

作者 罗浩 李五一 +2 位作者 肖增利 蒋丹丹 李智 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期127-135,共9页

针对风电行业近距离脉冲相干测风激光雷达低成本需求,文中采用单声光单级放大混合双通方案,通过偏振分离的方法,有效抑制了单声光双通时不同调制频率的移频光干涉引起的脉冲包络调制问题。通过单级双程放大器方案,得到重复频率10 kHz,脉... 针对风电行业近距离脉冲相干测风激光雷达低成本需求,文中采用单声光单级放大混合双通方案,通过偏振分离的方法,有效抑制了单声光双通时不同调制频率的移频光干涉引起的脉冲包络调制问题。通过单级双程放大器方案,得到重复频率10 kHz,脉宽300 ns,单脉冲能量4.2μJ的1550 nm脉冲激光源。基于该光源的样机雷达与企标雷达在50~200 m距离范围内进行了48 h测风性能比对,200 m处两台雷达的风速数据拟合度R2高于0.99,均值偏差和标准偏差小于0.1 m/s,验证了基于单声光单级放大器的低成本脉冲源测风雷达近距离探测的可行性。 展开更多

关键词 多普勒测风激光雷达 相干探测 载噪比 光纤激光器 双程放大

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于相干多普勒激光雷达的风雨同时探测 被引量：3

8

作者 魏天问 夏海云(指导) 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第S02期216-220,共5页

多普勒测风激光雷达是一种有效的具有高时空分辨率的遥感测风仪器。然而,由于雨滴反射的干扰信号,在雨天条件下进行精确的风廓线测量是一个挑战,但是这也为探测降雨提供了一种可能。在这项工作中,一台垂直指向的1.5μm全光纤相干多普勒... 多普勒测风激光雷达是一种有效的具有高时空分辨率的遥感测风仪器。然而,由于雨滴反射的干扰信号,在雨天条件下进行精确的风廓线测量是一个挑战,但是这也为探测降雨提供了一种可能。在这项工作中,一台垂直指向的1.5μm全光纤相干多普勒激光雷达被应用于风和雨的同时探测。由于相干多普勒激光雷达能够进行精确的频谱测量,因此在下雨天,它可以同时检测到气溶胶和雨滴的回波信号。具有速度差异的气溶胶和雨滴的回波信号会导致多普勒频谱出现两个峰值,从而可以根据频谱宽度来识别降雨事件。通过双高斯模型拟合多普勒频谱,可以获得两个速度,分别为风速和雨速。与微雨雷达结果的对比验证了多普勒激光雷达探测降雨的能力,同时也降低了多普勒激光雷达在雨天条件下风速的错误探测概率。 展开更多

关键词 相干激光雷达 遥感 测风 测雨 双峰谱

在线阅读 下载PDF 职称材料

新型多普勒测风激光雷达Windcube的风参数观测与验证 被引量：24

9

作者 夏俊荣 王普才 闵敏 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2011年第6期733-741,共9页

2007年12月11～14日,中国科学院大气物理研究所与法国Leosphere公司在该研究所位于北京市北三环和北四环之间的325m气象塔试验场内联合开展了一次测风激光雷达Windcube的外场演示试验。Wind-cube观测数据随后与325m气象塔上的风杯风速... 2007年12月11～14日,中国科学院大气物理研究所与法国Leosphere公司在该研究所位于北京市北三环和北四环之间的325m气象塔试验场内联合开展了一次测风激光雷达Windcube的外场演示试验。Wind-cube观测数据随后与325m气象塔上的风杯风速仪测得的风速资料进行了对比,结果是:由两种手段获得的所有6层匹配高度(63m、80m、100m、120m、160m和200m)上的10min风速平均值一致性很好,相关系数都达到或超过0.98。使用矢量法对6层高度上的风向资料进行平均,得到风向的10min平均值,两者的相关系数均达到0.99。与国产测量低层大气风廓线的高精度多普勒激光雷达相比,Windcube的风速测量精度稍优,风向表现相当。验证结果表明,该型多普勒测风激光雷达是一款观测结果可靠、机动性能良好的低层大气风廓线测量仪器。 展开更多

关键词 Windcube 多普勒测风激光雷达 风速 风向

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于斐索干涉仪的直接探测多普勒测风激光雷达 被引量：15

10

作者 刘继桥 陈卫标 胡企铨 《大气科学》 CSCD 北大核心 2004年第5期762-770,共9页

提出结合多光束斐索 (Fizeau)干涉仪和CCD探测器的条纹图像技术 ,测量地球边界层下的三维风场的直接探测多普勒激光雷达技术。在分析Fizeau干涉仪的物理特性和光谱特性以及影响测量多普勒频移的因数和改进方法的基础上 ,提出一套切合实... 提出结合多光束斐索 (Fizeau)干涉仪和CCD探测器的条纹图像技术 ,测量地球边界层下的三维风场的直接探测多普勒激光雷达技术。在分析Fizeau干涉仪的物理特性和光谱特性以及影响测量多普勒频移的因数和改进方法的基础上 ,提出一套切合实际的直接探测多普勒激光雷达系统参数。并利用该参数进行性能评估分析 ,模拟不同干涉仪参数对风速精度的影响 ,得出一个优化的干涉仪物理参数。模拟结果显示 ,系统可以获得小于1ms- 1 的水平风速精度。这些分析 ,为建立实际的激光雷达系统提供设计依据。 展开更多

关键词 斐索干涉仪 直接探测 多普勒测风激光雷达 风速

在线阅读 下载PDF 职称材料

高光谱碘分子和双边缘多普勒测风激光雷达技术比较 被引量：6

11

作者 郭金家 刘智深 +2 位作者 孙大鹏 宋小全 朱金山 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期489-496,共8页

对采用原子滤波器的激光雷达技术和双边缘技术的灵敏度和误差进行了详细的讨论。对于纯 Rayleigh散射 ,双边缘系统的灵敏度高于基于碘分子的激光雷达系统 ,而对于 Rayeigh- Mie混合信号 ,双边缘系统通过采用特殊工作点的办法 ,有效解决 ... 对采用原子滤波器的激光雷达技术和双边缘技术的灵敏度和误差进行了详细的讨论。对于纯 Rayleigh散射 ,双边缘系统的灵敏度高于基于碘分子的激光雷达系统 ,而对于 Rayeigh- Mie混合信号 ,双边缘系统通过采用特殊工作点的办法 ,有效解决 2种信号响应不同的问题 ;但同时该工作点的选取使得系统灵敏度降低 ,误差增加。对于后向散射比不是很大 (<10 )的情况下 ,误差可以控制在1m/s以内 ,完全可以满足测量要求 ,因此对于对流层顶部和平流层测风很适合。基于碘分子的激光雷达系统利用碘分子的高吸收性对 Rayleigh- Mie信号有效的进行分离 ,并且灵敏度随着后向散射比的增加而增加 ,从而对底层大气的探测特别有利。 展开更多

关键词 多普勒激光雷达 测风 双边缘技术 FABRY-PEROT标准具 碘分子滤波器

在线阅读 下载PDF 职称材料

光谱稳定性对直接探测多普勒测风激光雷达的影响研究 被引量：7

12

作者 卜令兵 刘继桥 陈卫标 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期335-339,共5页

从种子注入固体激光器的不稳定和多普勒频移检测干涉仪的光谱漂移出发,模拟和分析其对基于双边缘探测技术的直接探测多普勒激光雷达风速测量准确度的影响.模拟结果显示,在5 min积分时间的30 000个脉冲内,如果达到风速准确度1 m/s,要求... 从种子注入固体激光器的不稳定和多普勒频移检测干涉仪的光谱漂移出发,模拟和分析其对基于双边缘探测技术的直接探测多普勒激光雷达风速测量准确度的影响.模拟结果显示,在5 min积分时间的30 000个脉冲内,如果达到风速准确度1 m/s,要求激光器出现多纵模的脉冲不能超过总脉冲个数的0.06%.在干涉仪光谱稳定方面,使用两级温控可以将干涉仪温度控制在±0.002℃,对应风速误差为±0.226 m/s.同时提出通过监视种子注入过程中的脉冲建立时间和干涉仪温度,可以在数据反演时,消除激光频率跳动和干涉仪光谱漂移对风速测量准确度的影响. 展开更多

关键词 激光雷达 多普勒测风激光雷达 种子注入 光谱稳定 风速误差

在线阅读 下载PDF 职称材料

瑞利散射多普勒测风激光雷达的校准 被引量：4

13

作者 沈法华 顾江 +2 位作者 董晶晶 杨洋 孙东松 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期881-884,共4页

在进行实际风速测量之前,对于新研制的测风激光雷达系统进行校准,可以验证并提高风速测量的准确性。根据瑞利散射多普勒激光雷达的测量原理,提出了利用瑞利散射谱和米散射谱之间的关系,采用运动硬目标实现对瑞利散射多普勒测风激光雷达... 在进行实际风速测量之前,对于新研制的测风激光雷达系统进行校准,可以验证并提高风速测量的准确性。根据瑞利散射多普勒激光雷达的测量原理,提出了利用瑞利散射谱和米散射谱之间的关系,采用运动硬目标实现对瑞利散射多普勒测风激光雷达进行校准的方法。设计了对瑞利散射多普勒测风激光雷达进行校准的实验系统,并给出了详细的校准步骤。 展开更多

关键词 瑞利散射 多普勒频移 测风激光雷达 FABRY-PEROT标准具 校准

在线阅读 下载PDF 职称材料

1.55μm全光纤相干多普勒激光测风雷达 被引量：17

14

作者 胡杨 朱鹤元 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第B05期71-75,共5页

激光雷达是一种精确的遥感风速测量方法。介绍了一种全光纤相干多普勒激光测风雷达,系统所有光学元件之间采用光纤连接,结构简单,调节方便。首先,使用该激光雷达系统的数据处理方法,对计算机模拟的探测器表面的中频多普勒频移信号进行测... 激光雷达是一种精确的遥感风速测量方法。介绍了一种全光纤相干多普勒激光测风雷达,系统所有光学元件之间采用光纤连接,结构简单,调节方便。首先,使用该激光雷达系统的数据处理方法,对计算机模拟的探测器表面的中频多普勒频移信号进行测量,噪声的功率越大,信噪比越小,误差也越大。其次,使用该激光雷达系统对硬靶目标进行了速度测量,测量结果与标准值比较一致,最大误差的绝对值不超过0.046 m/s。最后,使用该激光雷达系统对水蒸气目标进行了速度测量,测量结果与标准值基本相近,最大误差的绝对值小于等于0.925 m/s。仿真和实际实验的测量结果均证明了该激光雷达系统测量结果的准确性和稳定性。 展开更多

关键词 激光雷达 全光纤 多普勒频移 测风

在线阅读 下载PDF 职称材料

多普勒测风激光雷达三波束反演方法与实验 被引量：9

15

作者 宋小全 王芳涵 +4 位作者 尹嘉萍 王希涛 刘晓英 任文核 吴松华 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期136-144,共9页

为研究激光测风技术中五波束和三波束风廓线反演方法的异同,采用波长1.5μm的相干多普勒测风激光雷达在中国海洋大学崂山校区进行风场测量。利用三波束风廓线反演法对13 d的多普勒激光雷达观测数据进行计算,设定信噪比和数据获取率门限... 为研究激光测风技术中五波束和三波束风廓线反演方法的异同,采用波长1.5μm的相干多普勒测风激光雷达在中国海洋大学崂山校区进行风场测量。利用三波束风廓线反演法对13 d的多普勒激光雷达观测数据进行计算,设定信噪比和数据获取率门限阈值,对数据质量进行控制,将计算结果与五波束风廓线反演法的计算结果进行比对分析。与五波束风廓线反演法相比,三波束风廓线反演法仅用三个方向的径向数据反演风廓线,可缩短观测时间跨度,从而提高数据刷新率,在气流不稳定的情况下可获取更多的风场特征参数。比对结果表明,两种风廓线反演法的计算结果在不同高度上均表现出良好的一致性。90 m测量高度处的风速决定系数为0.9825,风向决定系数为0.9769;随着湍流强度增大,两种风廓线反演法之间的差异呈增大趋势。 展开更多

关键词 遥感 多普勒测风激光雷达 三波束方法 风廓线

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于法布里-珀罗标准具的532nm多普勒测风激光雷达系统设计和分析 被引量：2

16

作者 王国成 孙东松 +6 位作者 杜洪亮 康健群 唐磊 舒志峰 胡冬冬 徐文静 董吉辉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期949-953,共5页

设计了采用532 nm种子注入稳频钇铝石榴石(YAG)激光器作为辐射源的基于四通道法布里-珀罗标准具的瑞利和米散射测风激光雷达系统。介绍了激光雷达的多普勒测量基本原理;给出了雷达系统的主要参数,重点对基于分子后向散射信号的外侧双通... 设计了采用532 nm种子注入稳频钇铝石榴石(YAG)激光器作为辐射源的基于四通道法布里-珀罗标准具的瑞利和米散射测风激光雷达系统。介绍了激光雷达的多普勒测量基本原理;给出了雷达系统的主要参数,重点对基于分子后向散射信号的外侧双通道标准具的带宽、自由谱间距、峰值间距等指标进行了详细设计与分析,确定了内侧双通道标准具参数;对全系统速度灵敏度、信噪比与探测距离的关系进行了理论模拟。结果表明,可以实现从边界层至对流层高低空一体化探测。 展开更多

关键词 多普勒 测风激光雷达 FABRY-PEROT标准具 瑞利散射 米散射

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于多普勒测风激光雷达的锁频系统与激光测速系统的设计与实现 被引量：4

17

作者 杜丽芳 杨国韬 +3 位作者 程学武 王继红 岳川 陈林祥 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期2562-2568,共7页

在非相干多普勒测风激光雷达系统中,激光的线宽与频率的稳定性是影响测量结果准确性的两个重要因素。研制的激光雷达系统采用种子注入方法产生窄线宽脉冲激光,采用碘分子饱和吸收稳频的方法,利用VB语言基于PID算法编写仪器控制程序,将... 在非相干多普勒测风激光雷达系统中,激光的线宽与频率的稳定性是影响测量结果准确性的两个重要因素。研制的激光雷达系统采用种子注入方法产生窄线宽脉冲激光,采用碘分子饱和吸收稳频的方法,利用VB语言基于PID算法编写仪器控制程序,将种子激光器的频率锁定在碘分子吸收线1 109线的高波数边缘上,长时间(>4 h)锁频的精度≤0.5 MHz,频率的长期稳定度为3.55×10-9。设计了连续光测速系统,得出多普勒频移测得的实验值与实际斩波盘的速度值曲线,速度误差小于0.4 m/s。由此也说明,所设计的连续光测速系统可以对整个锁频系统进行校准。该实验也为测风激光雷达的建设提供指导意义。 展开更多

关键词 多普勒测风激光雷达 锁频 PID 测速

在线阅读 下载PDF 职称材料

多普勒测风激光雷达的基本原理与技术进展 被引量：24

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

星载多普勒测风激光雷达小型化光学接收机 被引量：3

19

作者 储嘉齐 韩於利 +2 位作者 孙东松 赵一鸣 刘恒嘉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期197-205,共9页

星载测风激光雷达可以提供全球范围高实时性、高精度、高分辨率的大气风场信息,已经被认为是解决全球化风场观测的最佳手段。我国也在积极开展星载多普勒测风激光雷达相关研究工作。针对400 km高度的卫星轨道,设计并研制了一套多普勒直... 星载测风激光雷达可以提供全球范围高实时性、高精度、高分辨率的大气风场信息,已经被认为是解决全球化风场观测的最佳手段。我国也在积极开展星载多普勒测风激光雷达相关研究工作。针对400 km高度的卫星轨道,设计并研制了一套多普勒直接测风激光雷达光学接收机,结合双边缘检测原理和星载平台相关技术参数,对Fabry-Perot标准具的主要参数进行设计。为了满足星载平台对稳定性和小型化的需求,接收机中主要光学元件之间采用分子粘接方式紧密连接。整个光学接收机集成在450 mm×300 mm×80 mm密闭箱体中,内部光学元件采用倒插方式沉入接收机壳体的凹槽内,整体结构稳定可靠,集成度高。通过改变激光波长的方式扫描Fabry-Perot标准具的透过率曲线,对所研制的接收机进行了性能测试。并由透过率曲线的实测参数对接收机的测风性能进行仿真,仿真结果显示在30 km处的最大风速误差为2.94 m/s。并进一步分析了接收机带宽增宽对测风精度的影响,分析结果显示带宽偏差为0.43 pm时,会引起1 m/s的风速误差增量。 展开更多

关键词 星载激光雷达 法布里-珀罗标准具 多普勒测风 双边缘检测

在线阅读 下载PDF 职称材料

相干测风激光雷达望远镜孔径及截断因子的优化分析 被引量：5

20

作者 步志超 郭磐 +4 位作者 陈思颖 张寅超 陈和 陈胜哲 葛宪莹 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期694-699,共6页

基于相干多普勒测风激光雷达外差探测理论,给出自由空间和光纤耦合两种模式下外差效率的解析表达式,并通过参数替换使两者具有统一的形式;结合此表达式以及湍流环境下的信噪比公式,仿真给出了地基及星载相干测风激光雷达系统不同探测距... 基于相干多普勒测风激光雷达外差探测理论,给出自由空间和光纤耦合两种模式下外差效率的解析表达式,并通过参数替换使两者具有统一的形式;结合此表达式以及湍流环境下的信噪比公式,仿真给出了地基及星载相干测风激光雷达系统不同探测距离处的最优望远镜和截断因子。研究结果表明地基系统信噪比随着望远镜孔径变化比较陡峭,存在最优望远镜孔径和截断因子,如若取值不恰当,会造成系统信噪比巨大损失;而星载平台下回波信号的信噪比随着望远镜孔径先增加后保持平稳,望远镜孔径可以综合成本和信噪比进行合理取值,最优化的截断因子为80%。此研究对相干多普勒测风激光雷达探测理论的发展及系统器件的最优化配置提供了重要的理论依据。 展开更多

关键词 相干测风激光雷达 外差效率 望远镜孔径 截断因子

在线阅读 下载PDF 职称材料