拉曼氣溶膠激光雷達(dá)

激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)、分類以及不同種類激光雷達(dá)的工作原理。跟蹤激光雷達(dá)新發(fā)展和應(yīng)用,根據(jù)探測(cè)物質(zhì)的不同,分別討論了激光雷達(dá)在探測(cè)氣溶膠、云、邊界層、溫度、能見(jiàn)度、風(fēng)、大氣成分、水汽和鈉層方面的應(yīng)用,綜述了目前國(guó)內(nèi)外氣象探測(cè)的半導(dǎo)體激光雷達(dá)、微脈沖激光雷達(dá)、一般彈性散射激光雷達(dá)、多普1勒激光雷達(dá)、差分吸收激光雷達(dá)和Raman激光雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),認(rèn)為激光雷達(dá)將向多波長(zhǎng)、多探測(cè)功能、商業(yè)化、區(qū)域化及全球化方向發(fā)展,它在氣象與環(huán)境監(jiān)測(cè)中正在發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

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拉曼氣溶膠激光雷達(dá)探測(cè)

針對(duì)全球范圍內(nèi)大氣參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)需求，以地表30千米內(nèi)與人類活動(dòng)密切相關(guān)的大氣空間為探測(cè)對(duì)象，依據(jù)大氣分子的拉曼散射原理，開(kāi)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的紫外域波長(zhǎng)激光雷達(dá)探測(cè)大氣水汽、溫度和氣溶膠特性的系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究，主要涉及拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)技術(shù)、微弱信號(hào)提取技術(shù)與方法、大動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)據(jù)拼接與校正技術(shù)、多參量并行精細(xì)探測(cè)及反演技術(shù)和模塊化系統(tǒng)集成技術(shù)與對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究等多學(xué)科交叉技術(shù)。結(jié)合多年來(lái)研究大氣水汽和溫度拉曼激光雷達(dá)技術(shù)的積累，研制了以特殊分色1片和窄帶干涉濾光片為核心的拉曼分光系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大氣分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼信號(hào)的精細(xì)提取技術(shù)，構(gòu)建了拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣水汽、溫度與氣溶膠廓線的精細(xì)探測(cè)。長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)探測(cè)性能穩(wěn)定，可靠性高，可作為區(qū)域性大氣和空間環(huán)境地基激光雷達(dá)監(jiān)測(cè)基地繼續(xù)開(kāi)展長(zhǎng)期觀測(cè)實(shí)驗(yàn)研究。

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激光雷達(dá)是工作在光頻波段的雷達(dá)。與微波雷達(dá)的原理相似，它利用光頻波段的電磁波先向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)，然后將其接收到的同波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相比較，從而獲得目標(biāo)的位置(距離、方位和高度)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度、姿態(tài))等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。

激光雷達(dá)由發(fā)射，接收和后置信號(hào)處理三部分和使此三部分協(xié)調(diào)工作的機(jī)構(gòu)組成。激光光速發(fā)散角小，能量集中，探測(cè)靈敏度和分辨率高。多普1勒頻移大，可以探測(cè)從低速到高速的目標(biāo)。天線和系統(tǒng)的尺寸可以作得很小。利用不同分子對(duì)特定波長(zhǎng)得激光吸收、散射或熒光特性，可以探測(cè)不同的物質(zhì)成分，這是激光雷達(dá)獨(dú)有的特性。

激光雷達(dá)的研究起源于上世紀(jì)60年代末，起初主要用于軍1用領(lǐng)域，自1995年正式實(shí)現(xiàn)商業(yè)化之后，在測(cè)繪、資源勘探等領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越多的作用，在盛行的“黑科技”無(wú)人駕駛技術(shù)的開(kāi)發(fā)上，激光雷達(dá)更是核心技術(shù)之一。隨著技術(shù)的發(fā)展和完善，激光雷達(dá)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，其中環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域就是很重要的一個(gè)方面，可以用來(lái)測(cè)量顆粒物、臭氧、溫度和濕度的變化等等。