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拉曼氣溶膠激光雷達探測

針對全球范圍內大氣參數實時監測技術需求，以地表30千米內與人類活動密切相關的大氣空間為探測對象，依據大氣分子的拉曼散射原理，開展具有自主知識產權的紫外域波長激光雷達探測大氣水汽、溫度和氣溶膠特性的系統及實驗研究，主要涉及拉曼激光雷達系統探測技術、微弱信號提取技術與方法、大動態范圍的數據拼接與校正技術、多參量并行精細探測及反演技術和模塊化系統集成技術與對比實驗研究等多學科交叉技術。結合多年來研究大氣水汽和溫度拉曼激光雷達技術的積累，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，實現了大氣分子的振動和轉動拉曼信號的精細提取技術，構建了拉曼激光雷達系統，實現了對大氣水汽、溫度與氣溶膠廓線的精細探測。長期實驗探測性能穩定，可靠性高，可作為區域性大氣和空間環境地基激光雷達監測基地繼續開展長期觀測實驗研究。

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拉曼氣溶膠激光雷達

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基于Fernald法研究了激光雷達比設定值與激光雷達有效探測范圍內氣溶膠光學厚度之間的函數關系。針對函數的連續性,提出了以光學厚度為收斂判據,采用二分法反演低層氣溶膠激光雷達比的新方法。2014年7月下旬,利用太陽光度計和西安理工大學自主研發的拉曼-米氏激光雷達對西安局部地區大氣進行了實驗觀測,并利用所提出的方法進行了數據反演。實驗結果表明,西安局部地區氣溶膠激光雷達比在觀測期間比較平穩,基本為44或45。降雨當天,受大氣濕度影響,激光雷達比值較大為51。利用激光雷達米氏散射回波信號和太陽光度計探測數據,提出了采用迭代反演算法開展氣溶膠激光雷達比精細反演新方法,對研究氣溶膠光學特性的精細反演算法具有重要的意義。

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激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。從工作原理上講，與微波雷達沒有根本的區別:向目標發射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數,從而對飛機、導1彈等目標進行探測、跟蹤和識別。

工作在紅外和可見光波段的，以激光為工作光束的雷達稱為激光雷達。它由激光發射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。

拉曼氣溶膠激光雷達特點

(1)分辨率高

激光雷達可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率。通常角分辨率不低于0.1mard也就是說可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個目標(這是微波雷達無論如何也辦不到的),并可同時跟蹤多個目標;距離分辨率可達0.lm;速度分辨率能達到10m/s以內。距離和速度分辨率高,意味著可以利用距離--多譜勒成像技術來獲得目標的清晰圖像。分辨率高,是激光雷達的顯著的優點,其多數應用都是基于此。

(2)隱蔽性好、抗有源干擾能力強

激光直線傳播、方向性好、光束非常窄,只有在其傳播路徑上才能接收到，因此敵方截獲非常困難，且激光雷達的發射系統(發射望遠鏡)口徑很小,可接收區域窄，有意發射的激光干擾信號進入接收機的概率極低;另外，與微波雷達易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同，自然界中能對激光雷達起干擾作用的信號源不多，因此激光雷達抗有源干擾的能力很強,適于工作在日益復雜和激烈的信息1戰環境中。

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