海洋激光雷达探测卫星技术发展研究

从国家海洋战略需求出发,对我国发展海洋激光雷达必要性进行分析,对海洋激光雷达的特点,以及国内外发展情况进行梳理;分析了目前国内外激光雷达建设规划与已发射星载激光雷达的情况,提出未来星载海洋激光雷达的发展方向,以及在轨预期数据应用产品,讨论了星载海洋激光雷达关键技术,给出了“十四五”期间海洋激光雷达的发展前景。     

国外星载激光雷达研究进展

星载激光雷达可以获取全球的高精度地球探测数据,在对地观测中起到越来越重要的作用。介绍了美国和欧洲星载激光雷达的发展历程。从探测原理、探测系统和探测结果等方面分别对地球激光测高系统星载激光雷达、正交偏振云-气溶胶星载激光雷达以及大气激光多普勒测风星载激光雷达进行了详细介绍。并对3台星载激光雷达的接收望远镜的结构和材料进行了分析。可以为我国星载激光雷达的研究提供参考。     

探测有机气溶胶荧光激光雷达的设计研究

为了能够实现对大气中有机气溶胶颗粒的探测,采用激光诱导荧光技术,提出了适用于探测大气有机气溶胶颗粒的荧光激光雷达系统模型.对系统模型及探测原理进行了详细描述,给出了荧光雷达系统参数,并对系统的探测能力进行了模拟.结果表明,该系统在夜间测量时,在5km以下,对有机颗粒的最小可探测浓度可达到几个颗粒/L;对于白天测量,由于太阳背景辐射的影响,在2km以内有较高的灵敏度,最小可探测浓度可达到10个颗粒/L,基本上能够满足实际应用中对有机气溶胶颗粒探测的要求.这对荧光雷达系统的搭建提供了有利的指导.     

车载三波束多普勒激光雷达波束配置研究

多普勒激光雷达因测速精度高、无测速误差积累等特点而成为现代组合导航中的重要设备。为了提高车载三波束多普勒激光雷达的系统探测性能,采用Oren-Nayar模型仿真分析了波束照射角度与回波功率之间的变化关系,并研究了系统信噪比和测速灵敏度随波束照射角度的变化关系,综合考虑了波束照射角度对三者的影响,给出水平偏转角和天顶角余角的选择范围。通过实验对比天顶角余角为53°和24°时的测试结果,验证了分析得到的角度选取范围的合理性。     

基于蓝绿激光雷达的海洋赤潮探测方法研究

对基于蓝绿激光的海水光学传输信道特性进行了分析,提出了利用蓝绿激光雷达探测海洋赤潮的新方法。利用蓝绿激光具有较强的海水透过性,可以获取较深海域的赤潮信息。通过检测海水中蓝绿激光的后向散射信号,可以实现对海洋赤潮密度信息的获取。在分析海洋赤潮粒子吸收和散射特性的基础上,建立了基于蓝绿激光雷达的海洋赤潮密度探测模型。通过仿真计算,证明该模型可以有效探测出海洋赤潮密度的大小,进而可以实现对海洋赤潮消长过程的监测和预报。     

先进激光雷达探测技术研究进展

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。     

载波调制激光雷达技术在海洋探测中的应用

介绍了一种水下探测技术,以激光脉冲信号为载波,将微波信号加载到激光脉冲上进行调制编码,调制编码信息由光信号携带进入水下.在接收端,通过频率滤波实现对编码信号的提取,由编码信号的信号处理实现激光雷达水下目标探测.将该技术与多种抑制海水后向散射的方法进行比较,对载波调制激光雷达在海洋探测应用的特点和研究现状进行了综述.     

蓝绿光星载海洋激光雷达全球探测深度估算

为了评估和分析激光雷达探测全球海洋光学参数的性能,根据激光雷达方程和给定的激光雷达参数,使用MODIS Level 3全球年平均的海水吸收系数a（）和后向散射系数bb（）数据作为海水光学参数的参考值,对蓝绿光星载海洋激光雷达在全球海洋的探测深度进行了估算和分析。研究结果表明:星载海洋激光雷达探测深度的分布主要依赖于探测波长和水体光学性质,清洁大洋水的最优探测波长在460 nm左右,白天和夜间的最大探测深度分别为~110 m和~120 m;沿岸浑浊水的最优探测波长多在500 nm以上,最大探测深度只能达到20 m或更浅。探测波长为470~480 nm时,星载海洋激光雷达在全球范围内的平均探测能力最佳。     

激光雷达测绘卫星发展及应用

星载激光测绘技术的迅猛发展对传统卫星对地观测领域带来了新的突破,高精度对地观测数据有利于提升整体几何精度、高效率数据处理特性有利于实现快速应用,因此激光测绘卫星数据获取、处理和应用成为研究热点。首先介绍了激光测绘卫星原理特点和发展现状,然后以目前在轨激光雷达卫星ICESat-2为例,分析了载荷配置特点、数据处理方法以及在影像联合精确定位、多源地形融合、全球植被测量、浅海水深测绘等多个领域的测绘应用情况,最后就我国下一步发展激光测绘卫星谈一些思考。     

多波长水汽探测激光雷达回波仿真及误差分析

大气水汽含量随海拔升高急剧减小,为准确获得水汽浓度随高度的分布,设计多波长发射水汽探测星载距离分辨差分吸收激光雷达(DIAL)。选取波长相差较小,水汽吸收截面不同的4个发射波长:其中3个吸收截面较大的波长作为信号光束,第4个吸收截面较小的波长作为参考光束,分3组对不同海拔高度处的水汽浓度进行分段探测。对4个发射波长的回波信号进行了仿真模拟,为验证其水汽探测能力,在白天和夜晚对3组波长水汽浓度探测的相对误差进行分析讨论。结果表明,在相对误差小于20%的情况下,该多发射波长星载距离分辨差分吸收激光雷达系统可以实现白天对流层(小于12 km)、夜晚平流层底以下(小于15 km)水汽浓度的探测。理论上初步证实了该多波长星载距离分辨差分吸收激光雷达能全天时精确地探测对流层水汽浓度分布。     

卫星通信应用技术发展研究

文章简单说明了卫星通信的基本特点,包括其通信覆盖范围广、能够和多址连接技术相结合共同形成庞大的通信网、传输性能稳定等,并且从卫星通信的应用方面、技术方面以及典型系统方面的发展进行了全方位的分析,最后就卫星通信的发展前景进行了展望,以备相关人士参考。     

高超声速目标相干双频激光雷达探测技术

为研究双频激光雷达技术在高超声速目标探测方面的应用,理论分析了激光在等离子中的吸收衰减特性,以RAM-C实验数据为参考,通过仿真计算得到不同高超声速飞行场景下钝头体模型的等离子体电子密度,验证了计算的准确性。计算得到钝头体驻点线上温度分布范围为8 000~16 000 K,并结合理论分析得到了激光在等离子体鞘套中的衰减与电子密度、温度和激光频率的关系,表明等离子体鞘套对激光的吸收十分微小;通过对双频激光和单频激光在湍流传输中回波信噪比的对比分析,得到了双频激光的抗湍流干扰特性。由此表明双频激光雷达是探测高超声速目标的有效方式。     

基于卫星信号的外辐射源侦测技术研究

该文针对基于卫星信号的外辐射源定位这一热点领域,描述了定位的基本原理,分析了辐射源选择的主要因素,并对比分析不同轨道的卫星信号作为辐射源的探测能力,确定了适合于外辐射源的卫星信号,提出现阶段利用卫星信号作为外辐射侦测系统的应用场景,为基于卫星信号的外辐射源侦测系统设计提供了依据.     

地形测绘激光成像雷达技术研究

激光雷达作为一种低成本、高效率的获取空问数据的方法,已成为测绘遥感技术的重要发展方向.结合地形测绘领域的应用要求,对激光雷达在该领域的国外发展状况进行了评述,简要介绍了激光成像雷达的工作原理,对指标和关键技术进行了分析.     

条纹管激光成像雷达水下探测成像研究进展

条纹管激光成像雷达是一种新型的闪光式激光雷达,具有大视场、高分辨率及高探测灵敏度等特性.可直接给出目标的四维像(三维几何距离像+一维强度像),是目前激光水下三维成像的主要技术之一.自主研制了一套单狭缝条纹管激光成像雷达,可实现对远距离目标成像和系统集成.在水质较浑浊的黄海海域,利用此雷迭首先完成了若干水下目标探测实验,获得不同深度及不同表面材质的目标条纹像,最大探测深度为5 m;其次完成了海表面波成像实验,获得重构后的海表面波四维像,可清晰辨别海面粗糙度及波高变化.实验结果表明:条纹管激光成像雷达在水下探测、避障及海洋波谱分析等方面有较好的应用前景.     

相干激光雷达平衡式相干探测技术研究

为了分析影响平衡式相干探测信噪比的因素,采用数学模型推导了平衡式相干探测原理和信噪比公式,分析了影响平衡式相干探测信噪比的因素,研制了用于相干激光雷达信号接收的平衡式激光探测器,并通过相干雷达样机,完成了气溶胶粒子发生米氏散射回波信号的探测。结果表明,研制的平衡式激光探测器具有非常低的噪声和高探测灵敏度特性,能较好地探测出大气中气溶胶粒子发生米氏散射的激光回波信号。     

一种卫星多波束中的波束选择构架及实现方法

为了以少量卫星载荷设备在广阔的服务区内提供高增益的通信链路,针对多波束通信卫星提出了一种星上收发波束选择的载荷构架及其实现方法.载荷构架分为波束分组与选择模块,实现方法则利用了收发无源设备的频率响应.通过控制前后端有源设备的混频本振,使上行接收波束和下行发射波束能够工作于多波束天线覆盖区内的任意位置.通过波束指向轮循,以低于波束数量的转发器实现了卫星在广大覆盖区内的高增益通信.分析结果表明,相比同样波束规模的多波束卫星,采用所提载荷架构的多波束卫星能够大幅降低载荷重量、功耗及热耗,提高转发器使用效率;相比同样承载规模的多波束卫星,能够大幅提高每个波束的传输性能及整星的吞吐量.     

卫星通信技术的新发展

就当前卫星通信技术的若干热点作了一些概括和综述。首先,介绍了宽带卫星通信系统的有关概念和发展现状,提出了需解决的主要技术问题,给出了典型应用;然后,在介绍卫星移动通信的国内外发展现状的基础上,研究了系统的特点及需要突破的关键技术;最后,介绍了空间通信网的基本概念,给出了网络组成及功能,分析了需要解决的若干新技术。     

基于新奇检测技术在桥梁结构异常识别中的研究

为了实现桥梁结构的异常状态和位置识别,并避免桥梁模型的建立带来的影响,提出采用基于BP神经网络的改进型新奇检测技术进行状态识别的方法。为了验证该方法的可行性,首先将该方法应用于T梁模型试验中开裂状态与异常位置的识别,工程试验验证效果良好。随后将该方法应用于大跨度拱桥损伤位置的识别,也得到了现场实测数据的验证。