本文選題：衛(wèi)星激光測距 + 探測成功率　； 參考：《光子學(xué)報》2017年11期

【摘要】：基于大氣氣溶膠在空間的不均勻分布,提出并利用激光在大氣氣溶膠中的斜程傳輸模型開展衛(wèi)星激光測距在氣溶膠中探測性能的研究,即將氣溶膠的分布分為水平及垂直方向,在垂直方向?qū)⑵浞譃闊o窮多層,令每層氣溶膠的水平方向濃度分布均勻,結(jié)合氣溶膠粒子的散射截面、尺度分布函數(shù),計算激光在每層氣溶膠中的透過率,最后進(jìn)行積分得到激光的大氣傳輸透過率.結(jié)果表明,與Kim經(jīng)驗公式及Mie理論模型相比,由斜程傳輸模型計算得到的激光氣溶膠透過率更接近實驗值,其平均相對誤差降低了一個數(shù)量級,僅為3.5%,表明該模型可準(zhǔn)確地計算激光在氣溶膠中的傳輸特性.結(jié)合激光雷達(dá)公式,利用該模型對氣溶膠中不同軌道高度衛(wèi)星探測成功率進(jìn)行數(shù)值模擬仿真,發(fā)現(xiàn)在輕霾環(huán)境中低軌衛(wèi)星的探測成功率可達(dá)40%以上,高軌衛(wèi)星的探測成功率僅為15%,可利用高效率探測器與高能量激光器實現(xiàn)輕霾環(huán)境下的衛(wèi)星激光測距.研究結(jié)果能合理解釋已有的實驗報道并有效地預(yù)估衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)探測性能,為系統(tǒng)的升級改造提供可靠的理論依據(jù)和技術(shù)保障.
[Abstract]:Based on the inhomogeneous distribution of atmospheric aerosols in space, a study on the detection performance of satellite laser ranging in aerosol by using the oblique path transport model of laser in atmospheric aerosol is proposed, that is to say, the aerosol distribution is divided into horizontal and vertical directions. It is divided into infinite layers in the vertical direction, and the horizontal distribution of aerosol concentration in each layer is uniform. Combined with the scattering cross section of aerosol particles and the scale distribution function, the laser transmittance in each layer of aerosol is calculated. Finally, the atmospheric transmittance of the laser is obtained by integrating. The results show that compared with Kim's empirical formula and Mie's theoretical model, the laser aerosol transmittance calculated by the oblique transmission model is closer to the experimental value, and the average relative error is reduced by one order of magnitude. It is shown that the model can accurately calculate the propagation characteristics of laser in aerosol. Combined with the lidar formula, the success rate of satellite detection at different orbital altitudes in aerosol is simulated by using the model. It is found that the success rate of detection of low-orbit satellites can reach more than 40% in the light haze environment. The success rate of high orbit satellite detection is only 15. High efficiency detector and high energy laser can be used to realize satellite laser ranging in haze environment. The research results can reasonably explain the existing experimental reports and effectively predict the detection performance of the satellite laser ranging system, and provide reliable theoretical basis and technical support for the upgrading and upgrading of the system.
【作者單位】： 中國科學(xué)院國家天文臺長春人造衛(wèi)星觀測站;中國科學(xué)院大學(xué);
【基金】：國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金(No.61605220) 吉林省科技廳基金(No.20170520155JH)資助~~
【分類號】：P228.5

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本文編號：2106505