微脈沖激光雷達(dá)飛行實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微脈沖激光雷達(dá)是研究氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的一種有效工具，將其安裝在飛機(jī)上對大氣氣溶膠進(jìn)行主動遙感探測有著十分重要的意義。本論文圍繞機(jī)載微脈沖激光雷達(dá)系統(tǒng)和飛行實(shí)驗(yàn)展開討論，主要分為四部分： 第一部分介紹了微脈沖激光雷達(dá)較傳統(tǒng)激光雷達(dá)的優(yōu)勢以及國內(nèi)外的研究狀況，地基微脈沖激光雷達(dá)技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)非常成熟，但是搭載在飛機(jī)上的實(shí)驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)很少。然后介紹了其它傳統(tǒng)激光雷達(dá)用于機(jī)載的國內(nèi)外動態(tài)。 第二部分首先介紹了激光與大氣的相互作用

2、機(jī)制、機(jī)載微脈沖激光雷達(dá)的工作原理和工作過程。本論文基于這些理論，在本課題組微脈沖激光雷達(dá)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了微脈沖激光雷達(dá)上機(jī)飛行前的硬件設(shè)計(jì)。機(jī)載微脈沖激光雷達(dá)硬件系統(tǒng)的關(guān)鍵是建立一個具有減震功能的模塊化框架結(jié)構(gòu)，整個結(jié)構(gòu)滿足荷重、尺寸和功耗方面的要求，具有抗沖擊、抗振動的能力。 第三部分研究了機(jī)載微脈沖激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理方法。首先對機(jī)載微脈沖激光雷達(dá)探測的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。然后利用Femald方法從回波信號反演大氣氣溶膠消光系

3、數(shù)。在此過程中，從地對空探測到空對地探測引入的新問題是：機(jī)載激光雷達(dá)受到航高的限制，無法選擇和地基系統(tǒng)相同的校準(zhǔn)點(diǎn)。本文采用逆推法和前向積分與后向積分相結(jié)合的方法，解決了此問題。然后對反演的誤差進(jìn)行了分析。最后將微脈沖激光雷達(dá)計(jì)算的氣溶膠光學(xué)厚度與MODIS的氣溶膠光學(xué)厚度進(jìn)行比較，對兩者進(jìn)行了相關(guān)性分析。 第四部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果包括戶外低溫實(shí)驗(yàn)、抗震動實(shí)驗(yàn)、船載實(shí)驗(yàn)和飛行實(shí)驗(yàn)。微脈沖激光雷達(dá)系統(tǒng)裝載在CMS-3807飛機(jī)上，在青島