發(fā)布時(shí)間：2023-01-31 19:35

　　激光雷達(dá)是一種主動(dòng)遙測(cè)氣溶膠空間分布的技術(shù),具有高時(shí)空間分辨率的特點(diǎn)。但是,由于傳統(tǒng)米散射激光雷達(dá)“幾何因子”效應(yīng),常存在較大的盲區(qū)和過(guò)渡區(qū),無(wú)法獲取近地面氣溶膠分布。本文結(jié)合雙視場(chǎng)的光學(xué)技術(shù),通過(guò)算法探索,實(shí)現(xiàn)了氣溶膠在水平和垂直方向上無(wú)盲區(qū)的觀測(cè)。本論文詳細(xì)介紹了雙視場(chǎng)零盲區(qū)激光雷達(dá)的光學(xué)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電子學(xué)設(shè)計(jì),給出了系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)。介紹了雙視場(chǎng)雷達(dá)信號(hào)拼接的方法和流程,在獲取了整條雷達(dá)信號(hào)之后,探索了該激光雷達(dá)反演氣溶膠空間分布的算法。對(duì)氣溶膠的垂直分布,采用傳統(tǒng)的“Fernald方法”。對(duì)氣溶膠水平分布,提出“斜率-Fernald”方法,實(shí)現(xiàn)了水平消光系數(shù)高精度的反演,該方法有效避免了傳統(tǒng)純粹“斜率法”中大氣均勻的前提假設(shè)和消光系數(shù)負(fù)值的問(wèn)題,也有效避免了純粹“Fernald方法”對(duì)參考點(diǎn)的限制和要求。為確保激光雷達(dá)的外場(chǎng)應(yīng)用和業(yè)務(wù)化觀測(cè),文中提出了激光雷達(dá)核心性能指標(biāo)的質(zhì)控方法。開展了與探空氣球的比對(duì)實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了零盲區(qū)觀測(cè)氣溶膠的過(guò)程。將該雙視場(chǎng)激光雷達(dá)應(yīng)用大氣氣溶膠城市外場(chǎng)探測(cè),實(shí)現(xiàn)了 15km以內(nèi)的高分辨率氣溶膠剖面探測(cè)。通過(guò)擬合激光雷達(dá)測(cè)量有效范圍內(nèi)的近地面空氣質(zhì)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：146 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 大氣氣溶膠概述
    1.2 激光雷達(dá)分類
        1.2.1 大氣分子探測(cè)激光雷達(dá)
        1.2.2 氣溶膠和云探測(cè)激光雷達(dá)
        1.2.3 多普勒激光雷達(dá)
    1.3 激光雷達(dá)技術(shù)進(jìn)展
    1.4 激光雷達(dá)觀測(cè)應(yīng)用
    1.5 本項(xiàng)研究的必要性
第2章 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)系統(tǒng)的研制
    2.1 總體研制目標(biāo)與思路
        2.1.1 激光雷達(dá)盲區(qū)存在的原理
        2.1.2 零盲區(qū)雷達(dá)的光學(xué)設(shè)計(jì)原理
    2.2 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
        2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.2.2 系統(tǒng)參數(shù)
    2.3 子系統(tǒng)單元介紹
        2.3.1 激光發(fā)射單元
        2.3.2 光學(xué)收發(fā)單元
        2.3.3 掃描云臺(tái)單元
        2.3.4 數(shù)據(jù)采集單元
        2.3.5 數(shù)據(jù)采集軟件
        2.3.6 數(shù)據(jù)分析軟件
    2.4 小結(jié)
第3章 雙視場(chǎng)和激光雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理
    3.1 激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理流程
    3.2 激光雷達(dá)雷達(dá)原始信號(hào)評(píng)價(jià)
    3.3 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)原始信號(hào)拼接
        3.3.1 雙視場(chǎng)信號(hào)拼接流程
        3.3.2 雙視場(chǎng)信號(hào)拼接舉例
    3.4 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)垂直消光系數(shù)反演
    3.5 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)水平消光系數(shù)反演
    3.6 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)其他數(shù)據(jù)產(chǎn)品反演
        3.6.1 退偏振度系數(shù)反演
        3.6.2 邊界層高度反演
        3.6.3 水平能見度反演
        3.6.4 顆粒物質(zhì)量濃度反演
    3.7 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)與米散射激光雷達(dá)觀測(cè)比對(duì)
        3.7.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.7.2 比對(duì)結(jié)果
    3.8 小結(jié)
第4章 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)質(zhì)量控制方法
    4.1 系統(tǒng)性能指標(biāo)檢測(cè)要求
        4.1.1 激光發(fā)射波長(zhǎng)偏差
        4.1.2 探測(cè)距離偏差
        4.1.3 系統(tǒng)線性度
        4.1.4 探測(cè)盲區(qū)
        4.1.5 過(guò)渡區(qū)
        4.1.6 信噪比
        4.1.7 有效探測(cè)距離
        4.1.8 接收橫截面四象限均勻性
        4.1.9 大氣瑞利散射信號(hào)擬合偏差
        4.1.10 探測(cè)信號(hào)一致性
        4.1.11 退偏振比一致性
        4.1.12 通道增益校正后的差異
        4.1.13 有效數(shù)據(jù)率
    4.2 其他指標(biāo)檢測(cè)方法
        4.2.1 單脈沖能量
        4.2.2 背景基線特征
        4.2.3 通道線性特征
    4.3 與探空氣球比對(duì)觀測(cè)
        4.3.1 觀測(cè)地點(diǎn)介紹
        4.3.2 參比設(shè)備介紹
        4.3.3 數(shù)據(jù)篩選與處理
        4.3.4 探空比對(duì)結(jié)果分析
    4.4 小結(jié)
第5章 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)對(duì)城市地區(qū)氣溶膠的觀測(cè)
    5.1 城市區(qū)域垂直觀測(cè)結(jié)果(江蘇·無(wú)錫)
        5.1.1 觀測(cè)點(diǎn)位及參數(shù)描述
        5.1.2 垂直觀測(cè)時(shí)空分布結(jié)果
        5.1.3 不同時(shí)刻垂直剖面對(duì)比
    5.2 氣溶膠水平分布觀測(cè)(山東·濟(jì)寧)
        5.2.1 觀測(cè)點(diǎn)位布局描述
        5.2.2 水平氣溶膠掃描監(jiān)測(cè)結(jié)果
        5.2.3 不同過(guò)頂時(shí)刻的水平廓線比對(duì)
        5.2.4 水平連續(xù)掃描監(jiān)測(cè)結(jié)果
        5.2.5 水平掃描結(jié)果分析
        5.2.6 氣溶膠質(zhì)量濃度水平分布
    5.3 氣溶膠水平分布——污染溯源(山東·濰坊)
        5.3.1 激光雷達(dá)點(diǎn)位設(shè)置
        5.3.2 激光雷達(dá)掃描結(jié)果
        5.3.4 污染團(tuán)遷移觀測(cè)結(jié)果
    5.4 小結(jié)
第6章 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)的走航觀測(cè)應(yīng)用
    6.1 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)走航觀測(cè)應(yīng)用需求及關(guān)鍵技術(shù)
        6.1.1 走航觀測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用需求
        6.1.2 走航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
    6.2 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)走航改裝要求
        6.2.1 車載雙視場(chǎng)激光雷達(dá)改裝配置清單
        6.2.2 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)車載改裝系統(tǒng)框圖
        6.2.3 軟件系統(tǒng)部署
    6.3 車載走航系統(tǒng)改裝效果圖
    6.4 雙視場(chǎng)激光雷達(dá)走航觀測(cè)結(jié)果
        6.4.1 山東青島膠州開發(fā)區(qū)走航觀測(cè)
        6.4.2 山東濰坊走航觀測(cè)
        6.4.3 中國(guó)國(guó)際進(jìn)口博覽會(huì)保障觀測(cè)
    6.5 小結(jié)
第7章 論文總結(jié)和展望
    7.1 論文總結(jié)
    7.2 論文創(chuàng)新性
    7.3 下一步工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]大氣溫度及氣溶膠激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)研究[D]. 劉君.西安理工大學(xué) 2008

碩士論文
[1]激光雷達(dá)精細(xì)探測(cè)大氣氣溶膠研究[D]. 高飛.西安理工大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3733941