先进激光雷达探测技术研究进展

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激光雷达信号处理发展趋势_概述说明以及解释

激光雷达信号处理发展趋势_概述说明以及解释

激光雷达信号处理发展趋势概述说明以及解释1. 引言1.1 概述激光雷达是一种利用激光束进行测量的技术。

通过测量目标物体反射回来的激光信号,可以获取目标物体的位置和形状等信息。

因其高精度、长距离探测和三维重建能力强等特点,激光雷达在自动驾驶、机器人导航、环境感知等领域得到了广泛应用。

随着科技的不断进步,激光雷达信号处理技术也在不断发展和改进。

本文旨在对激光雷达信号处理的发展趋势进行全面的概述和解释,包括其历程、技术概述及未来趋势。

1.2 文章结构本文共分为五个部分进行说明。

首先,在引言部分介绍论文的背景和文章的结构安排。

然后,在第二部分中,将详细叙述激光雷达信号处理技术的发展历程,包括初期研究阶段、技术突破与应用拓展阶段以及当前发展现状。

接下来,在第三部分中,我们将对激光雷达信号处理技术进行概述,包括信号采集与预处理、数据滤波与去噪以及目标检测与识别。

第四部分将探讨未来发展趋势,包括高分辨率和高帧率技术应用、多传感器融合与跨层级信息融合方法研究以及实时性与低功耗优化。

最后,在结论部分总结本文的内容,并对激光雷达信号处理的未来进行展望。

1.3 目的本文的目的是全面了解激光雷达信号处理技术的发展趋势。

通过对其历程和当前状态进行梳理,对信号采集与预处理、数据滤波与去噪、目标检测与识别等关键技术进行介绍,进而探讨其未来发展方向。

通过该文章的阅读,读者将能够更好地了解激光雷达在各个领域中的应用前景,并为相关研究和工程实践提供参考依据。

这篇文章旨在系统地介绍激光雷达信号处理发展趋势,涵盖了从过去到现在再到未来的整个演变过程,并且详细说明了信号采集与预处理、数据滤波与去噪、目标检测与识别等关键技术。

通过本文,读者将更好地了解激光雷达信号处理的历史和现状,并对未来的发展趋势有所了解。

2. 发展历程:激光雷达信号处理技术在过去几十年中取得了长足的进展。

本节将详细介绍激光雷达信号处理技术的发展历程,主要包括初期研究阶段、技术突破与应用拓展阶段以及目前的发展现状。

激光雷达测量技术及其应用研究

激光雷达测量技术及其应用研究

激光雷达测量技术及其应用研究激光雷达是一种利用激光技术进行测量和探测的设备,广泛应用于地质勘探、测绘制图、环境监测和军事领域等多个行业。

随着科技的不断进步,激光雷达测量技术也得到了迅速发展,成为了许多领域中不可或缺的重要工具。

本文将从激光雷达的原理、技术特点以及在各个领域的应用进行详细介绍,以期为相关领域的研究和应用提供参考。

一、激光雷达的原理激光雷达是一种源自于激光技术的测距设备,它利用激光在空气中的传播速度以及激光在被测体表面的反射特性来实现距离的测量。

激光雷达的原理是利用激光器产生激光束,经过聚焦透镜成为一束平行光,照射到测量目标上,经过反射回到接收器上,通过接收器测出反射时间,再通过计算机处理出距离。

在激光雷达测量中,通常会采用时间差测量或相位差测量的方法来实现距离的测量。

时间差测量是根据激光束从发射到接收所花费的时间来计算距离,而相位差测量则是根据激光波的相位变化来计算距离。

这两种方法各有优缺点,可以根据实际需求选择合适的方法进行测量。

二、激光雷达的技术特点1.高精度:激光雷达具有非常高的测量精度,可以实现毫米级的距离测量精度,可以满足许多精密测量的需求。

2.远距离:激光雷达可以实现远距离测量,一般可以覆盖数十米至数百米的距离范围,适用于远距离测量的场景。

3.快速测量:激光雷达测量速度快,可以在几毫秒内完成一次测量,适用于需要大量快速测量的场景。

4.非接触性:激光雷达测量是一种非接触式测量方法,不会对被测体造成损伤,适用于对被测体要求非接触的场景。

5.适应环境广泛:激光雷达可以在不同的环境下进行测量,包括室内、室外以及光照强度不一的环境,适应性广泛。

6.数据丰富:激光雷达可以获取目标表面的三维坐标数据,测量结果非常丰富,可以满足复杂场景下的测量需求。

激光雷达具有以上特点,使得它成为了许多领域中不可或缺的重要测量工具。

三、激光雷达的应用研究1.地质勘探:激光雷达可以通过对地形的三维测量,实现对矿区的地质测绘和资源勘探。

新型光电探测技术的研究与应用

新型光电探测技术的研究与应用

新型光电探测技术的研究与应用随着科技进步的不断推进,新型光电探测技术在现代科学领域的研究和应用越来越广泛。

光电探测技术是一种将光信号转化为电信号的技术,通过利用光电探测器、光纤传感开关、激光雷达等设备实现光电信号的检测和传输。

在通讯、军事、医学、生命科学等领域都具有广泛的应用前景。

一、新型光电探测器的研究光电探测器是光电技术中的重要器件,其主要作用是将光信号转化为电信号,实现电信号的检测和处理。

随着科技发展的不断推进,新型光电探测器的研究也取得了重要进展。

1、超导光电探测器超导光电探测器是光电探测器的一种,其灵敏度高、信噪比低等特点,使得其在天文学、化学、生物医学等领域具有广泛应用。

该技术主要利用超导材料的半导体特性,将光电信号转化为电信号,然后通过信号放大、滤波、数字化等处理方式,最终输出所需的结果。

2、混合光电探测器混合光电探测器是由光电二极管和半导体器件组成的,能够实现高速和高灵敏度的检测。

它具有快速响应、高检测率、高分辨率等优点,广泛应用于光通信、生命科学、光电子仪器等领域。

二、光纤传感开关的应用光纤传感开关是一种具有高灵敏度、反应速度快、体积小、可远距离传输等特点的传感器,被广泛应用于机械控制、医学、环境工程等领域。

1、机械控制光纤传感开关可以将光纤传递的光信号转化为电信号,实现机械控制。

比如在机器人操控中,用传感开关控制机器人的移动轨迹,使其自动完成各项任务。

2、医学应用光纤传感开关在医疗领域也有广泛应用。

如在腹腔镜手术中,可以通过植入到人体内部的光纤传感开关监测手术区域的温度、压力等信息,确保手术安全。

三、激光雷达的研究和应用激光雷达是光电探测技术的一种,它主要利用激光发射器发射激光,然后通过接收器接收反射回来的激光信号,从而实现环境或物体的距离和速度的测量。

它及其广泛应用于自动驾驶汽车、航空领域、军事领域等。

1、自动驾驶激光雷达在自动驾驶汽车中起着重要的作用。

它可以通过测量车辆周围的障碍物、道路和交通标志等信息,为汽车提供足够精确的信息,从而为自动驾驶汽车的控制提供强有力的保障。

激光雷达在航空航天领域中的应用研究

激光雷达在航空航天领域中的应用研究

激光雷达在航空航天领域中的应用研究一直备受关注。

随着技术的不断进步,激光雷达在航天领域中的应用也越来越广泛。

从最初的地面测量到飞机导航和飞行控制,再到无人机的自主导航和太空探测任务,激光雷达已经成为航空航天领域中不可或缺的技术手段。

激光雷达在航空领域中的应用主要体现在飞行器的导航和避障系统中。

激光雷达通过发射激光束并测量其返回时间来获取目标的距离和位置信息,具有高精度、高速度和远距离探测的优势。

在飞机导航系统中,激光雷达可以用来辅助飞行员进行着陆、起飞和飞行控制,提高飞行安全性和准确性。

此外,激光雷达还可以与其他传感器结合使用,实现飞机的自主导航和避障功能,提高飞行器的自动化程度。

在航天领域中,激光雷达的应用主要体现在航天器姿态测量和距离测量中。

借助激光雷达的高精度和高分辨率特性,航天器可以实现对地面目标的高精度跟踪和成像,为地面监测、资源调查和科学研究提供重要技术支持。

此外,激光雷达还可以用来实现对航天器轨道的实时监测和控制,提高航天器的飞行精度和安全性。

除了在飞行器导航和航天器姿态测量中的应用,激光雷达还在无人机领域和太空探测任务中发挥着重要作用。

无人机可以借助激光雷达实现自主导航、避障和三维地图构建,提高其飞行性能和应用范围。

在太空探测任务中,激光雷达可以用来实现对地面目标的远距离探测和高精度成像,为航天任务的执行和科学研究提供关键技术支持。

梳理一下本文的重点,我们可以发现,激光雷达在航空航天领域中的应用研究已取得了一系列重要进展,为飞行器的导航、遥感成像和科学探测提供了重要技术支持。

随着激光雷达技术的不断发展和完善,相信其在航空航天领域中的应用前景将更加广阔。

值得期待的是,激光雷达技术将继续为航空航天领域的发展贡献力量。

激光雷达测量技术及其应用研究

激光雷达测量技术及其应用研究

激光雷达测量技术及其应用研究1. 引言1.1 激光雷达测量技术及其应用研究激光雷达测量技术是一种通过发射激光束并测量光束反射回来的时间和空间信息来实现目标检测和距离测量的先进技术。

随着激光技术和传感器技术的不断发展,激光雷达在各个领域的应用越来越广泛,包括地图制作、自动驾驶、环境监测和工业测量等方面。

激光雷达具有高精度、高分辨率、长测距范围和快速测量速度等特点,使其成为现代测量领域的重要工具。

在地图制作中,激光雷达可以准确地获取地形和建筑物的三维信息,为城市规划和资源管理提供重要数据支持。

在自动驾驶技术中,激光雷达可以实时感知车辆周围的环境,并帮助车辆做出智能决策,提高行驶安全性。

激光雷达还被广泛应用于环境监测和工业测量领域,例如大气污染监测、水质监测、建筑物变形监测等。

随着激光雷达技术的不断创新和发展,其在各个领域的应用将会更加广泛,为社会发展和人类生活带来更多的便利和进步。

的重要意义和发展潜力不容忽视,值得进一步深入研究和探讨。

2. 正文2.1 激光雷达的原理和技术特点激光雷达是一种利用激光束测量目标距离、速度和方向的技术。

它主要由激光发射器、接收器、光电探测器、数据处理器和控制系统等组成。

激光雷达的工作原理是:激光束被发射器发出,然后反射到目标上,再被接收器接收,通过计算光束的时间延迟和角度偏移,可以精确测量目标的位置和运动状态。

激光雷达的技术特点包括:高精度、高速度、非接触性、全天候工作和远距离测量等。

由于激光束是单色、单频、单向的,所以激光雷达可以实现高精度的距离测量,通常精度在毫米级别。

同时,激光雷达可以快速获取目标的位置信息,适用于高速移动目标的测量。

激光雷达的非接触性可以避免影响目标的形变,适用于脆弱物体的测量。

此外,激光雷达还可以在恶劣的环境下工作,如夜晚、雨雪等条件下依然能够准确测量。

总的来说,激光雷达是一种非常先进和高效的测量技术,具有广泛的应用前景。

在地图制作、自动驾驶、环境监测和工业测量等领域都有着重要的作用。

激光雷达调研报告

激光雷达调研报告

关于激光雷达报告机载激光雷达的技术与市场调研1.应用背景机载激光雷达系统(Laser Detection and Ranging,简称Ladar,以前功能低级时也被称为Lidar光雷达)是一种综合应用激光测距仪、IMU(惯性测量单元:一般而言IMU要安装在被测物体的重心上。

一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺,加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号,而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号,测量物体在三维空间中的角速度和加速度,并以此解算出物体的姿态。

)、GPS的新型快速测量系统,是解决大比例尺三维制图的重要遥感技术手段,在地形测绘、建筑物三维建模、森林垂直结构探测,以及水利电力设计、公路铁路设计、海岸线分析等方面得到广泛应用。

20世纪60年代初出现了以测距为主要功能的激光雷达,它以高角分辨率、高速度分辨率、高距离分辨率、强抗干扰能力、良好的隐蔽性,以及出色的全天候工作能力在很多领域尤其是军事领域中得到了广泛的应用。

激光雷达技术也称机载激光雷达,它是一种安装在飞机上的机载激光系统,通过量测地面的三维坐标,生成激光雷达数据影像,经过相关软件处理后,可以生成地面的DEM模型、等值线图及DOM正射影像图。

激光雷达系统通过扫描装置,沿航线采集地面点三维数据;系统可自动调节航带宽度,使其与航摄宽度精确匹配,在不同的实地条件下,平面精度可达0.1m,采样间隔为 2~12m。

激光雷达是集激光技术、光学技术和微弱信号技术于一体而发展起来的一种现代化光学遥感手段,它使用激光作为探测波段,波长较短而且是单色相干光,从而呈现出极高的分辨本领和抗干扰能力,为其在各方面的应用奠定了重要基础。

激光雷达探测技术不仅可以获得目标地物表面的反射能量的大小,同时还可获取目标反射波谱的幅度、频率和相位等信息,用于测速和识别移动目标,在环境、生态、通信、航天等方面有着广泛的应用。

目前生产机载激光雷达系统的公司主要有Leica、 Optech、 TopoSys、 Riegl 、 IGI TopEye 、TopScan 等。

《2024年星载大气探测激光雷达发展与展望》范文

《2024年星载大气探测激光雷达发展与展望》范文

《星载大气探测激光雷达发展与展望》篇一一、引言随着科技的不断进步,星载大气探测激光雷达(简称大气激光雷达)在地球科学、气候研究、大气污染监测等领域的应用越来越广泛。

大气激光雷达以其高精度、高分辨率的探测能力,为大气环境监测和气候预测提供了重要手段。

本文将介绍星载大气探测激光雷达的发展历程、现状以及未来展望。

二、星载大气探测激光雷达的发展历程1. 初期研究与发展大气激光雷达的初期研究始于20世纪70年代,当时主要应用于地面大气探测。

随着技术的不断发展,研究人员开始尝试将激光雷达技术应用于卫星遥感领域,以实现对大气的远程探测。

2. 技术突破与卫星搭载进入21世纪,随着激光技术和卫星技术的不断发展,星载大气探测激光雷达技术取得了重大突破。

多个国家开始将大气激光雷达搭载在卫星上,实现对大气的全天候、全天时监测。

3. 多种类型激光雷达的研发随着应用需求的不断增加,多种类型的星载大气探测激光雷达被研发出来。

例如,差分吸收激光雷达(DIAL)和拉曼激光雷达等,它们在探测大气成分、气溶胶、云和降水等方面具有独特优势。

三、星载大气探测激光雷达的现状1. 技术成熟度目前,星载大气探测激光雷达技术已经相对成熟,多个国家已经成功将大气激光雷达搭载在卫星上,并实现了对大气的实时监测。

2. 应用领域星载大气探测激光雷达在地球科学、气候研究、大气污染监测等领域得到了广泛应用。

例如,它可以用于监测大气中的气溶胶、云和降水等成分,为气候变化研究和天气预报提供重要数据支持。

3. 发展趋势随着技术的不断发展,星载大气探测激光雷达的分辨率和精度不断提高,其在全球气候变化监测、大气污染防治等领域的应用前景广阔。

四、星载大气探测激光雷达的未来展望1. 技术创新与突破未来,随着技术的不断创新和突破,星载大气探测激光雷达的探测能力将进一步增强。

例如,研究人员将继续优化激光雷达的光源、接收器和数据处理算法,提高其探测精度和分辨率。

同时,新型的星载大气探测技术也将不断涌现,如量子级联激光雷达等。

激光雷达探测及三维成像研究进展

激光雷达探测及三维成像研究进展
Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu, Sichuan 610209, China
Abstract: LiDAR is a kind of active detection technology, which can acquire the three-dimensional spatial information of the target accurately and quickly. Due to its unique technical advantages in object recognition, classification, high-precision 3D imaging and measurement, the application scope and development prospect of LiDAR are quite broad. In this article, the principles of various LiDAR detection and 3D imaging systems are introduced, and the foreign and domestic development status of single point scanning, linear array sweeping and planar array 3D imaging LiDAR systems are summarized and sorted out. Meanwhile, their technical characteristics, advantages and disadvantages in different platforms and application fields such as spaceborne, airborne and vehicular platforms are compared and analyzed. Recently, 3D imaging LiDAR is gradually developed from single point scanning to small array scanning, line array sweep and array flash imaging. At the same time, the single photon detection technology is becoming mature and the detection sensitivity is getting higher and higher. With the development of modern detection technology more and more inclined to the fusion detection of various sensors, the development of 3D imaging is also inclined to the combination of active and passive imaging to obtain more abundant target information. Keywords: laser ranging; LiDAR 3D imaging; laser scanning 3D imaging; planar array laser 3D imaging Citation: Liu B, Yu Y, Jiang S. Review of advances in LiDAR detection and 3D imaging[J]. Opto-Electronic Engineering, 2019, 46(7): 190167
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第37卷,增刊 红外与激光工程 2008年9月 V ol.37 Supplement Infrared and Laser Engineering Sep. 2008收稿日期:2008-09-13作者简介:华灯鑫(1964-),男,浙江杭州人,教授,博士生导师,博士,主要从事激光雷达大气遥测技术、光电检测技术研究。

Email :xauthdx@先进激光雷达探测技术研究进展华灯鑫1,宋小全2(1. 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院,陕西 西安 710048)(2. 中国海洋大学 海洋遥感研究所,山东 青岛 266100)摘要:激光雷达作为近年快速发展的新型光波主动式遥感技术,由于具有高精度及高时空分辨率的遥测特性,已经在大气及海洋环境探测等领域得到广泛的应用。

主要介绍了激光雷达探测技术的基本原理,重点分析大气环境监测激光雷达,气象观测激光雷达及空间激光雷达的测量原理、关键技术及其应用前景,介绍国内外相关激光雷达的系统特色及其最新进展。

关键词:激光雷达;大气环境,气象参数,遥感探测中图分类号:TN958.98 文献标识码:A 文章编号:1007-2276(2008)增(激光探测)-0021-07Advances in lidar remote sensing techniquesHUA Deng-xin 1, SONG Xiao-quan 2(1. School of Mechanical and Precision Instrument Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China;2. Ocean Remote Sensing Institute, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)Abstract: Lidar or laser radar, a modern active remote sensing technique of atmosphere, has been fast developed and widely applied in survey of the atmospheric and the marine environment because of its high accuracy and high time-space resolution of measurement. This paper firstly describes the basic measurement principle of the lidar and then discusses/analyzes the key technologies/methods, and application prospect of the several kind of existing lidar particularly, such as atmospheric environment monitor lidar, the meteorological observation lidar and space borne lidar. Finally, the newest lidar technology and its advances in the domestic and foreign are summarized.Key words: Lidar; Atmospheric environment; Meteorological parameters; Remote sensing0 引 言激光雷达[1]作为一种主动遥感探测技术和工具已有近50年的历史,目前广泛用于地球科学和气象学、物理学和天文学、生物学与生态保持、军事等领域。

其中,传统意义上的激光雷达主要用于陆地植被监测、激光大气传输、精细气象探测、全球气候预测、海洋环境监测等。

随着激光器技术、精细分光技术、光电检测技术和计算机控制技术的飞速发展,激光雷达在遥感探测的高度、空间分辨率、时间上的连续监测和测量精度等方面具有独到的优势。

尤其在大气探测方面取得显著发展,对各种参数的测量空间覆盖高度已经可以实现从地面到120 km 的高度[2],其应用前景得到普遍的关注。

相对于微波、电磁波雷达,激光雷达采用的光波波长较短,与大气中存在的分子和气溶胶及浮尘的相互作用所产生的散射效果复杂、散射形式多样,适用于陆地、大气及海洋环境监测,大气光学及物理特性、气象/气候参数的高时空分辨率22 红外与激光工程:激光探测、制导与对抗技术第37卷的精细探测。

激光雷达可以实现地基、车载、机载及星载探测,也是现代雷达探测技术从厘米波、毫米波向光波探测技术的延伸,实现了遥感探测技术向高时空分辨率、高精度领域的发展。

1 激光雷达探测技术1.1 激光雷达探测原理光波的物理量可由强度、波长(频率)、相位、偏振态及指向性等来表示。

光与物质相互作用主要表现为吸收及散射现象,按作用机理可以分为气溶胶等颗粒物引起的米氏散射,大气分子及原子等引起的瑞利散射、拉曼散射、荧光及共振散射和吸收等现象。

通过对各种散射机理及效果进行分析,可以探测物质的物理及化学信息。

大气探测激光雷达工作原理与微波雷达相似,其基本系统构成如图1所示。

一般采用脉冲激光器作为发射源,向大气中发射一束具有高指向性、高能量的窄脉冲宽度的激光束,通过望远镜收集大气中物质产生的后向散射光,并对散射光进行光谱分析,剔除杂散光信号,经光电转换后获得电信号,由计算机进行数据采集、信号分析及数据反演即可得到所需大气参数或信息[1]。

图1 激光雷达系统基本构成 Fig.1 Schematic of the lidar system1.2 激光波长及对眼安全特性随着近年激光技术的快速发展,高效大功率脉冲激光器已经实现商品化生产,并广泛应用于激光雷达及各种光加工领域。

因此,激光的安全性问题得到越来越多的关注。

激光安全性一般用肉眼及皮肤对激光能量密度的最大允许曝光量(Maximum PermissibleExposure ,MPE )来定义,而MPE 值取决于激光波长,选用合适的激光波长对激光雷达的设计可以取得事半功倍的效果。

国际上较为常用的MPE 值与激光波长的关系包括日本工业标准(JISC6802- 1991)、美国国家标准研究院ANSI 的Z136 系列激光标准(ANSI Z136)、国际电工协会IEC 60825系列标准等。

图2为根据日本工业标准得到MPE 值与激光波长的关系。

可以看出,在相同激光能量密度下,紫外及中红外波长的安全性能是可见波长的几千倍,因此这类波长常被称作对眼睛安全激光波长。

图2 眼睛的最大允许曝光量与激光波长关系 Fig.2 Value of the MPE vs. laser wavelength2 大气气溶胶的探测大气气溶胶是指悬浮在大气中直径约为100 μm 以下的液体或固体微粒体系,地面扬尘、沙尘暴、林火烟灰、花粉、空气中的气态污染物等,都是对流层气溶胶的自然源。

气溶胶对气候变化、云的形成、能见度的改变、大气微量成分的循环及人类健康有着重要影响。

2.1 米散射激光雷达气溶胶探测的激光雷达主要是以单波长或多波长(如Nd:YAG 激光器1 064、532、355 nm) 米散射激光雷达为主,技术比较成熟。

欧美及日本等国已实现商品化,国内的中科院大气所、安徽光机所、上海光机所、中国海洋大学及西安理工大学等单位也先后开展该项技术的研发。

单波长米散射激光雷达可以用探测大气气溶胶的光学特性,主要有散射系数,消光系数,雷达比。

而多波长激光雷达除了可以得到上述参数以外,还常用于反演气溶胶的粒谱分布及不同波长的气溶胶消光系数,为研究激光在大气中的传输特性,大气湍流等提供科学依据。

图3为利用西安理工大学研发的小型米散射激光雷达,观察到西安上空气溶胶及卷云的THI (Time-Height-Indications )时空分布。

该系统采用半导体泵浦的微脉冲激光器的532 nm 波长,具有增刊华灯鑫等:先进激光雷达探测技术研究进展23对眼安全特性及三维扫描功能,可用于城市气溶胶及大气质量监测、大气能见度及边界层高度观测等。

图3 西安上空气溶胶时空变化Fig.3 Time-space distribution of aerosol over Xi′an2.2 高光谱分辨率激光雷达米散射激光雷达在反演气溶胶参数如消光系数时,必须对当时的大气状态等做一些假设,因而限制了其探测及数据反演精度,不利于大气的精准探测。

高光谱分辨率激光雷达(HSRL)是在米散射激光雷达的基础上发展而来的一种高精度气溶胶探测技术,也是目前公认的与气溶胶拉曼探测激光雷达并列的两种可不需假定、直接探测气溶胶消光参数的技术之一。

HSRL的探测原理是利用大气分子引起的瑞利散射光谱宽度依存大气温度,其谱线宽度一般为GHz 级,而气溶胶散射谱宽约等于激励激光谱宽,一般为100 MHz级,通过使用单频率脉冲激光器,高光谱分辨率分光器,如干涉仪、原子吸收滤光器或分子吸收滤光器,从大气散射中分离米散射和瑞利散射光谱。

在数据反演中借助于同时获得的瑞利散射信号,可以不需要假设大气粒子消光/散射参数,直接导出消光系数,从而实现高精度的气溶胶探测,提高了参量反演的准确性。

HSRL技术是目前气溶胶的光学及物理特性参数精细激光探测的热门研究课题。

美国的NASA,欧空局(ESA),日本的国立环境研究所以及国内外很多高校也在开展该技术的研究。

图4、图5为美国Wisconsin大学的HSRL系统构成及探测结果,其激光为波长532 nm,使用碘分子吸收滤光器分光[3]。

西安理工大学的研究小组成员,正在采用Fabry-Perot (FP)标准具分光,开展355 nm波段上的HSRL的技术研发。

图4 美国Wisconsin大学高光谱分辨率激光雷达系统Fig.4High spectral resolution lidar of Wisconsin University图5 卷云观测结果Fig.5 Observation of Cirrus clouds by HSRL近年来,气溶胶米散射激光雷达的发展也具备了更多的功能,如通过增加偏振检测器[4]、多视场角光阑[5]、多波长发射[4-7]等手段,获取气溶胶、沙尘暴、云等的粒径等微物理信息,从而进一步应用于大气辐射、云物理及辐射、气候影响等。

欧美等国为了应对日益增加的反恐需要,也加快了可探测生物气溶胶荧光的激光雷达,通过检测附着在气溶胶生物物质被激光激发出的荧光实现气溶胶生物成分的鉴别,从而对生物武器的袭击实现预警[8-9]。

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