星载海洋剖面多要素探测技术与系统研究

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作者 孙倩 沈振民 +10 位作者 杨颂 王子豪 王元庆 梁琨 尚卫东 王培培 俞越 赵号 吕红 刘正坤 郑永超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期236-248,共13页

海洋立体结构信息是未来实现海洋透明与海洋强国的基础,针对海洋剖面探测能力不足的问题,以及星载海洋剖面多要素同源同域一体化探测空白,开展星载海洋剖面多要素探测技术与系统方案研究,提出新型激光主被动复合、能谱复用探测技术体制... 海洋立体结构信息是未来实现海洋透明与海洋强国的基础,针对海洋剖面探测能力不足的问题,以及星载海洋剖面多要素同源同域一体化探测空白,开展星载海洋剖面多要素探测技术与系统方案研究,提出新型激光主被动复合、能谱复用探测技术体制,面向未来星载应用,完成星载海洋剖面多要素探测载荷系统设计。其中,激光器谱段设计为486、532 nm多波长一体化最佳配比输出,光电接收探测系统选用1 m×5 m超大口径可折叠光栅主镜,经过仿真分析,探测系统可实现大洋水深100 m深度、温度、盐度以及后向散射系数等多要素同源探测能力,同等体积包络条件下,能量收集能力提升5倍。 展开更多

关键词 激光雷达 海洋剖面探测 主被动复合 大口径光栅

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基于布里渊散射的海洋环境激光遥感技术研究进展 被引量：6

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作者 许佳琪 王元庆 +4 位作者 徐杨睿 梁琨 郑永超 苏云 张景豪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期38-48,共11页

布里渊激光雷达是探测海洋环境参数的重要手段之一。首先介绍了布里渊激光雷达系统的基本工作原理,然后从理论基础出发,重点介绍了三种依据布里渊散射光谱特征:布里渊频移、布里渊线宽、以及综合二者与海洋环境参数之间的耦合关系建立... 布里渊激光雷达是探测海洋环境参数的重要手段之一。首先介绍了布里渊激光雷达系统的基本工作原理,然后从理论基础出发,重点介绍了三种依据布里渊散射光谱特征:布里渊频移、布里渊线宽、以及综合二者与海洋环境参数之间的耦合关系建立的反演模型;其次,作为布里渊激光雷达的关键技术,介绍了多种布里渊散射光谱的测量方法:F-P扫描干涉仪探测、边缘探测、F-P标准具-ICCD探测,以及多边缘探测。 展开更多

关键词 布里渊散射 海洋遥感 海洋环境 散射光谱

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宇航光电子激光通信技术进展和发展建议 被引量：2

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作者 郑伟 刘弘度 +1 位作者 崔健永 郑永超 《空间电子技术》 2018年第5期1-12,共12页

未来是光电子激光在宇航通信技术中蓬勃发展的时代。文章回顾了从上世纪70年代起近四十年以来,国外空间光电子和激光通信技术的发展历程。首先从NASA早期的光纤空间适应性试验研究开始,阐述了NASA和ESA在各种卫星平台和国际空间站内部... 未来是光电子激光在宇航通信技术中蓬勃发展的时代。文章回顾了从上世纪70年代起近四十年以来,国外空间光电子和激光通信技术的发展历程。首先从NASA早期的光纤空间适应性试验研究开始,阐述了NASA和ESA在各种卫星平台和国际空间站内部所研发的光电子通信产品,展示了光电子技术在空间中应用的可行性。然后结合二十一世纪以来,NASA在深空探测领域的自由空间激光通信技术上所取得的历史性突破,以及在微小型卫星的激光通信技术方面所取得的技术成就,展现了与无线电通信相比,光电子激光通信技术在未来宇航通信中的强大的生命力。最后,文章给出了空间光电子通信未来的一些发展计划,总结了若干关键技术,提出了对核心器件和关键通信协议的发展建议,并对宇航光电子激光技术的发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 光电子 激光 通信 空间站 深空探测

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星载激光测高技术在测绘中的应用和发展 被引量：5

4

作者 邱庞合 陶宇亮 +1 位作者 王春辉 伏瑞敏 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2023年第1期102-111,共10页

激光测高技术在空间应用中具有重要科学意义和价值,在高精度卫星测绘系统中已得到应用验证,显著提升了立体影像的高程精度。目前对该技术相应的总结及分析较少,因此分析其应用和发展能为后续研究提供基础理论。文章简述了星载激光测高... 激光测高技术在空间应用中具有重要科学意义和价值,在高精度卫星测绘系统中已得到应用验证,显著提升了立体影像的高程精度。目前对该技术相应的总结及分析较少,因此分析其应用和发展能为后续研究提供基础理论。文章简述了星载激光测高定位机理和误差源,并介绍了激光测高数据作为高程控制点的扩展应用方法。通过分析国外典型星载激光测高系统技术和发展脉络,对星载激光测高技术发展趋势及应用进行了总结,给出了适应不同任务需求的星载激光测高载荷的应用建议;对星载激光测高系统中所涉及的星载激光测距和激光指向测量技术及发展进行了分析和对比;最后,给出了国内星载激光测高技术的部分成果及研究进展。 展开更多

关键词 激光测高仪 激光测距 指向测量 光子计数 卫星测绘

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海洋激光雷达漫射衰减系数反演方法研究

5

作者 雷子昂 杨颂 +3 位作者 沈振民 孙倩 张景豪 郑永超 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期425-431,共7页

为了解决漫射衰减系数K d的反演依赖于原位测量数据的问题,提出了一种基于Klett和Fernald法反演K d的融合算法。该融合算法以Klett法反演结果为基准,计算出激光雷达比作为Fernald法迭代时的先验信息,再用Fernald法反演出更加精确的水体... 为了解决漫射衰减系数K d的反演依赖于原位测量数据的问题,提出了一种基于Klett和Fernald法反演K d的融合算法。该融合算法以Klett法反演结果为基准,计算出激光雷达比作为Fernald法迭代时的先验信息,再用Fernald法反演出更加精确的水体漫射衰减系数K d;并运用数学解析模型作为融合算法的仿真数据源,解决了实测信号数据量不足的问题,最后基于自研的双频激光雷达系统,利用海试数据对融合算法进行了实验验证。结果表明,融合算法反演得到K d值的均方根误差值为0.74 m-1,精度优于传统的Klett法和Fernald法;所提出的融合算法能够满足近岸浅海水体漫射衰减系数K d反演的收敛和精度要求,且能在没有原位现场环境先验信息的条件下快速计算激光雷达比。该研究对浅海水域的深度测量以及海洋剖面光学参数的测量是有帮助的。 展开更多

关键词 海洋光学 海洋激光雷达 激光雷达比 水体漫射衰减系数 Klett算法 Fernald算法

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星载激光遥感林业应用发展研究 被引量：18

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作者 岳春宇 郑永超 +4 位作者 邢艳秋 庞勇 李世明 蔡龙涛 何红艳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期97-106,共10页

林业测量调查是星载激光遥感的重要应用方向。迄今为止,国外发展了多台套的星载激光载荷已经用于林业遥感。国内资源三号(02)星搭载的激光测距仪实验载荷实现了我国星载激光对地观测的突破,即将发射的陆地生态系统碳监测卫星多波束激光... 林业测量调查是星载激光遥感的重要应用方向。迄今为止,国外发展了多台套的星载激光载荷已经用于林业遥感。国内资源三号(02)星搭载的激光测距仪实验载荷实现了我国星载激光对地观测的突破,即将发射的陆地生态系统碳监测卫星多波束激光雷达也将在林业遥感中取得重要应用。ICESAT-1/GLAS系统全波形数据成功用于全球林地垂直结构调查,ICESAT-2/ATLAS系统以光子探测的方式获取林地点云调查数据,星载激光遥感林业应用从实验、演示验证、进入实用阶段。这期间多型星载激光雷达经过了技术体制的选择、参数的优化,器件技术和处理技术的突破。本文综述了主要在轨服务林业遥感的星载激光雷达的配置和数据应用,研究了星载激光雷达林业遥感的探测机制、技术体制、应用现状、适用范围等,分析总结了各类星载激光雷达林业应用技术特点、发展演化趋势,提出星载激光雷达载荷研制应根据任务应用需求、科学和工程目标,充分发挥激光技术长项,与其他载荷手段优化配置,扬长补短,展望了星载激光雷达林业遥感技术和应用的发展趋势、研究热点及其应用拓展。 展开更多

关键词 星载激光雷达 林业 遥感 发展研究

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一种基于星载被动遥感的海洋激光雷达标定方法 被引量：1

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作者 张景豪 尚卫东 +7 位作者 沈振民 杨颂 李同 叶小敏 梁琨 程亮 周国清 郑永超 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2024年第3期131-136,共6页

海洋激光雷达具有强穿水、高垂向分辨、全天时观测等技术特点,在海洋剖面测量上极具应用潜力,而海洋激光雷达的准确测量离不开系统常数的准确标定。针对这一现实需求,文章提出了一种基于星载被动遥感的海洋激光雷达系统常数新型标定方... 海洋激光雷达具有强穿水、高垂向分辨、全天时观测等技术特点,在海洋剖面测量上极具应用潜力,而海洋激光雷达的准确测量离不开系统常数的准确标定。针对这一现实需求,文章提出了一种基于星载被动遥感的海洋激光雷达系统常数新型标定方法。该方法基于海洋主被动光学遥感联合模型,通过利用星载被动遥感获取的海面遥感反射率数据,可在全球范围内实现对海洋激光雷达系统常数实时高效标定。基于自研机载海洋激光雷达与在轨Aqua-MODIS数据,在广西北部湾海域对该标定方法开展航飞试验验证,试验结果表明该方法准确有效,利用标定航线完成对激光雷达系统常数标定后,在检验航线中海洋激光雷达实测值与理论值的误差均值为13.7%。 展开更多

关键词 海洋光学 激光雷达 卫星遥感 系统标定

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基于光变曲线的典型空间碎片旋转轴指向分析

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作者 李同 郑永超 +2 位作者 赵思思 尚卫东 张景豪 《航天返回与遥感》 CSCD 2020年第3期102-112,共11页

空间碎片主动清除需要充分掌握碎片的旋转运动特性,而对碎片进行光度变化分析是提取目标旋转特性的有效手段。文章基于统计获得的双向反射分布模型,建立了典型空间碎片光度变化分析模型,模拟分析了不同旋转态下碎片的光度信息变化。基... 空间碎片主动清除需要充分掌握碎片的旋转运动特性,而对碎片进行光度变化分析是提取目标旋转特性的有效手段。文章基于统计获得的双向反射分布模型,建立了典型空间碎片光度变化分析模型,模拟分析了不同旋转态下碎片的光度信息变化。基于光变曲线分析,确定了光度变化峰谷差值与旋转轴向相位角在不同旋转轴指向变化条件下的变化规律,并通过光变分析近场模拟试验进行了验证。另外,在光度差值分析基础上,提出了缩小搜寻旋转轴指向取值区间的方案,为简化遍历式旋转轴向提取流程提供了支持。 展开更多

关键词 碎片清除 光度变化 双向反射模型 光变差值 空间探测

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混沌脉冲激光雷达水下目标探测 被引量：13

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作者 沈振民 赵彤 +4 位作者 王云才 郑永超 尚卫东 王冰洁 李静霞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期116-122,共7页

海水对光波的吸收和散射,严重制约了激光雷达水下目标探测的性能。通过对激光在海水传输过程中产生后向散射的定量分析,说明了激光回波信号被海水后向散射影响的严重性。分析比较了距离选通技术和强度调制技术抑制海水后向散射的能力,... 海水对光波的吸收和散射,严重制约了激光雷达水下目标探测的性能。通过对激光在海水传输过程中产生后向散射的定量分析,说明了激光回波信号被海水后向散射影响的严重性。分析比较了距离选通技术和强度调制技术抑制海水后向散射的能力,提出了使用自身具有高频强度调制特性的混沌脉冲激光进行水下目标探测,设计了基于相关法测距的混沌脉冲激光雷达水下目标探测方案。通过对后向散射光以及带有不同后向散射强度的回波信号光的时域和频域特性的研究,使用互相关噪声水平算法判定混沌脉冲激光雷达抑制海水后向散射的能力。理论仿真分析表明,当后向散射光强度是混沌脉冲激光强度36倍时,仍能提取出目标信号。 展开更多

关键词 水下探测 激光雷达 混沌脉冲激光 后向散射

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高重频高峰值功率窄线宽激光放大器 被引量：5

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作者 颜凡江 杨策 +3 位作者 陈檬 桑思晗 李梦龙 蒙裴贝 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期102-106,共5页

高重复频率、高峰值功率、窄线宽的激光在激光雷达领域具有重要的应用价值。在对高重频窄线宽激光进行放大时,为了同时实现高放大倍率与高光束质量激光输出,在高重频、窄线宽被动调Q激光器作为种子源的前提下,设计了利用888 nm半导体激... 高重复频率、高峰值功率、窄线宽的激光在激光雷达领域具有重要的应用价值。在对高重频窄线宽激光进行放大时,为了同时实现高放大倍率与高光束质量激光输出,在高重频、窄线宽被动调Q激光器作为种子源的前提下,设计了利用888 nm半导体激光端面泵浦Nd:YVO_4块状晶体实现高增益的一级放大,808 nm半导体激光侧面泵浦Nd:YVO_4板条晶体实现低热透镜效应的二级放大的方案。在重复频率10 kHz时,获得了峰值功率5 MW,线宽154 pm,脉冲宽度0.6 ns,平均功率31.5 W,光束质量M^2为1.98的激光输出。从而验证了将高放大倍率与高光束质量分别控制的放大器设计思路。 展开更多

关键词 放大器 高重复频率 高峰值功率 窄线宽 端面泵浦

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高斯镜参数对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响

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作者 蒙裴贝 史文宗 +3 位作者 蒋硕 齐明 邓永涛 李旭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期100-105,共6页

实验研究了输出镜为不同参数高斯镜时,偏心对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响及激光器的输出特性。仅当光轴与激光晶体中心轴、Q开关中心轴一致,且经过高斯镜反射率中心时,可同时实现最大能量、最窄脉冲宽度和最小发散角输出。存在偏心时,高... 实验研究了输出镜为不同参数高斯镜时,偏心对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响及激光器的输出特性。仅当光轴与激光晶体中心轴、Q开关中心轴一致,且经过高斯镜反射率中心时,可同时实现最大能量、最窄脉冲宽度和最小发散角输出。存在偏心时,高斯镜反射率半径越小或中心反射率越大,则能量下降越多,脉冲宽度和发散角增大越大。对于反射率半径为2.5 mm和中心反射率为30%的高斯输出镜,偏心0.5 mm时,能量降低7%,脉冲宽度增宽33%,发散角增大20%。激光性能方面,高斯镜反射率半径越小或中心反射率越小,光束质量越好,但效率低。综合考虑偏心影响和激光性能,反射率半径为2.75 mm和中心反射率为20%的高斯镜作为输出镜最佳。泵浦能量为984 mJ时,获得了能量128 mJ,脉冲宽度7.3 ns,光束质量M^(2)因子约4.6的1 064 nm激光输出,对应光光转换效率为13%。实验结果为激光器设计和装调提供了参考。 展开更多

关键词 固体激光器 ND:YAG 高斯镜

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基于FFT算法的激光有源非稳腔光场分布数值计算方法 被引量：3

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作者 罗萍萍 桑思晗 +4 位作者 史文宗 杨超 颜凡江 李梦龙 蒙裴贝 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第4期86-94,共9页

在激光器应用中,激光发散角是重要的技术指标,可由光场分布得出。非稳腔由于易于实现高光束质量输出的优势,是激光器的常用腔型。为了快速获得有源非稳腔激光器的光场分布,提高激光器设计仿真效率,在参考了现有激光器谐振腔数值算法的... 在激光器应用中,激光发散角是重要的技术指标,可由光场分布得出。非稳腔由于易于实现高光束质量输出的优势,是激光器的常用腔型。为了快速获得有源非稳腔激光器的光场分布,提高激光器设计仿真效率,在参考了现有激光器谐振腔数值算法的基础上,建立了一种基于快速傅里叶变换算法的有源谐振腔光场分布计算模型;基于该模型,开展了有源非稳腔的谐振腔特性研究,重点分析了小信号增益分布、输出镜反射率分布及谐振腔的腔镜失谐等因素对激光器光场分布的影响,并量化分析了上述参数对激光器发散角的影响;同时,通过搭建激光器样机,获得了激光输出光斑分布、失谐发散角参数等试验结果,并与光场分布计算模型的计算结果进行了对比分析,认为两者的光斑分布及发散角随腔镜失谐角度变化的趋势大致相同,验证了光场分布计算模型的正确性。因而,在有源谐振腔设计中,应用文章中建立的计算模型,可以对激光器的泵浦设计、腔镜参数选择等提供直观、量化的参考。 展开更多

关键词 有源谐振腔 光场分布 数值计算 激光器 航天遥感

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卫星林业遥感系统及应用 被引量：2

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作者 岳春宇 郑永超 +1 位作者 庞勇 李世明 《卫星应用》 2020年第10期51-55,共5页

林业遥感是林业资源调查的重要手段,本文介绍了卫星林业遥感系统发展情况,总结了微波遥感、激光遥感、光学遥感手段的特征及应用情况。

关键词 林业遥感 遥感系统 卫星遥感

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