摘要：荧光激光雷达对气溶胶云团进行远程侦测时,常利用决策树法对云团的荧光光谱信号进行识别。当大气能见度较差或背景辐射较强时,激光雷达的信噪比下降,导致分类识别的准确性明显降低。针对这一问题,提出了一种基于特征提取的决策树分类方法,该方法充分利用荧光光谱信号的信息,具有较强的适用性。首先介绍了生物荧光光谱的特点及传统识别算法和改进识别算法的原理;然后实验测试了6种生物溶液的荧光谱,并通过在这6种生物物质的荧光光谱中增加不同强度的噪声,对两种分类识别算法的性能进行了对比分析。结果表明:所设计的基于特征提取的决策树算法的训练时间基本不随噪声大小改变,当光谱信号的信噪比为10时,对6种生物物质的识别准确率基本达到80%以上;对于两种荧光光谱极其相似的生物,具有较强的区分能力,识别准确性优于传统识别算法;抗噪能力较强,提高了生物气溶胶激光雷达的探测识别能力。

摘要：目前的激光雷达能见度仪基本上都是靠通用数据采集卡进行数据采集,使用起来多有不便。针对这一现状,研制了一套适用于激光雷达能见度仪的专用数据采集系统。系统硬件基于FPGA设计,通过硬件逻辑实现计数、触发和数据存储。系统通过USB2.0高速接口与计算机连接,数据传输速度快、连接方便且支持热拔插。采集软件为采用LabWindows/CVI编写的可视化虚拟仪器,功能完善、操作简单。此外,该系统还具有体积小、功耗低、成本低廉等优点。经测试,采集数据准确率可达到99.803%,死时间仅为0.197 ns,与国外通用数据采集卡的数据一致性达到98.5%。测试结果表明:该数据采集系统可完全满足激光雷达能见度仪的采集需求。

摘要：研制了用于瑞利散射多普勒激光雷达的三通道法布里-珀罗（Fabry-Pérot）标准具,采用He-Ne激光对其进行检测,利用产生的干涉图案检测了两个边缘通道的厚度差为74.70±2.24 nm,对应频谱间隔为5.05±0.07 GHz;锁定通道与其中一个边缘通道的厚度差为27.16±1.90 nm,对应频谱间隔为1.79±0.07 GHz。数值模拟结果表明：采用脉冲能量350 mJ波长355 nm、重复频率30 Hz的激光器和口径450 mm的望远镜,利用该标准具作为鉴频器,在0-40 km高度,瑞利散射多普勒激光雷达的径向风速测量误差小于2.53 m/s,测量精度比理论设计值2.94 m/s提高了约14.1%。

摘要：描述了利用三通道Fabry-Perot(F-P)标准具作为鉴频器直接探测多普勒风场的原理。优化了三通道F-P标准具的设计参数。介绍了基于三通道F-P标准具研制的测风激光雷达接收机的结构。利用355 nm脉冲光,通过调节PZT电压来改变标准具的腔长,对标准具的透过率曲线进行了初步测量,并分析了标准具的参数,标准具的带宽和峰值透过率较设计时分别增大了13%和10%。介绍了利用四波束反演水平风场的方法。根据标准具参数和信噪比计算的速度灵敏度较设计时下降了0.09%,风速精度在40 km以下优于5 m/s。同时,与风廓线雷达进行了比对,对163组数据的风速差进行统计,平均值为0.22 m/s,标准差为1.67 m/s,表明两者有较高的一致性。

摘要：介绍了直接探测瑞利测风激光雷达工作及风速反演的原理,说明了激光雷达接收机的内部结构及工作情况。为修正雷达接收机中分光片分束比、单光子计数器探测率等参数与设计值的偏差所导致的风速测量误差,提出了随光强变化比较两信号通道的计数值的接收机校准方案。实验测得了校准系数随信号通道信号强度的变化关系。在弱光下该系统两信号通道性能差异小于25%。在当前系统的标准具透过率条件和对称的风场扫描合成方式下,接收机校准只对系统透过率曲线和径向风速的测量有较大影响,对合成风场没有影响。

摘要：设计了采用532 nm种子注入稳频钇铝石榴石(YAG)激光器作为辐射源的基于四通道法布里-珀罗标准具的瑞利和米散射测风激光雷达系统。介绍了激光雷达的多普勒测量基本原理;给出了雷达系统的主要参数,重点对基于分子后向散射信号的外侧双通道标准具的带宽、自由谱间距、峰值间距等指标进行了详细设计与分析,确定了内侧双通道标准具参数;对全系统速度灵敏度、信噪比与探测距离的关系进行了理论模拟。结果表明,可以实现从边界层至对流层高低空一体化探测。

摘要：介绍了全球大气风场观测的重要性,研制了一台基于三通道标准具的车载瑞利多普勒测风激光雷达,用于平流层的风场探测。较为详细地介绍了测风的基本原理、系统的总体结构以及技术参数。利用紫外光在大气分子中的低吸收和高散射特点选取355 nm作为工作波长。描述了三通道标准具的结构以及利用脉冲光对标准具的透过率曲线进行了扫描,结果表明,标准具实测参数与设计参数基本一致,信号通道1和信号通道2峰值透过率分别为68.6%和67.5%。两个边缘通道的间隔为4.6 GHz。利用调试好的系统对合肥地区平流层进行了初步的风场探测,测试结果表明,该激光雷达系统稳定性达到设计指标。

摘要：基于瑞利散射的多普勒测风激光雷达在利用频率差分技术测量风场的过程中,激光脉冲频率随室温和谐振腔温度变化而产生抖动和漂移,给系统测量精度带来极大影响。为了解决激光频率长期漂移给风场测量带来的影响,设计了一种频率实时动态跟踪硬件电路。介绍了该硬件电路的设计思想、关键技术和核心器件的选取,并利用该硬件电路与米散射测风激光锁频技术进行对比实验。结果表明:在激光频率漂移较小条件下,基于瑞利散射测风激光雷达的频率实时跟踪技术可以使激光脉冲频率稳定在设定的测量精度范围之内,SD=3.07MHz;在激光频率漂移相对较大的条件下,SD=6.18MHz,维持在测量高灵敏度区,频率相对稳定性得到了很大改善,提高了锁定信息反馈的实时性,提高了风场测量精度。

摘要：介绍了分子散射多普勒测风激光雷达的基本原理。优化了三通道法布里-珀罗标准具的自由谱范围、带宽、峰值间隔和有效口径等参数。设计了分子散射多普勒测风激光雷达接收系统的结构,设计时充分考虑了系统的热稳定性和机械结构的稳定性。该接收机结构非常紧凑,可以放置在宽度约48cm(19in)、长度550mm的机柜中。具有这种接收机的多普勒测风激光雷达具有很好的商业应用前景。

摘要：相干半导体激光列阵体积小、重量轻,输出能量密度高,非常适于用作对光源尺寸要求苛刻的航天激光光源。为避免随航天器在轨运行的半导体列阵经受变化梯度剧烈的恒星、行星、空间低温热沉的交替加热和冷却的影响,以便能够正常工作,采用潜望式结构设计,将列阵置于舱内,列阵向航天器外输出激光必须经由舱外输出反射镜完成。然而,舱外输出反射镜受周围热环境影响和列阵输出激光束照射,会产生随机热变形,导致输出舱外的激光能量发散;并且,舱外输出反射镜面热变形导致镜面法向偏转,使得输出光束产生较大的指向偏转误差,这极大地降低了能够作用于目标之上的激光束的能量密度,严重恶化输出舱外的光束质量。通过理论推导结合ANSYS有限元分析软件和相关实验,在研究清楚相干半导体激光列阵作为航天激光源的构造、其光场与周围热环境共同作用于舱外输出反射镜的规律与特点后,给出了航天预失真半导体激光列阵激光源技术,通过回波法适时测量舱外输出反射镜引起的波前畸变,处理器配合D/A和高压放大器,驱动驱动器,使舱内添加的反射镜预失真成形,适时使列阵输出产生预失真波前畸变,以抵消舱外输出反射镜的热变形对输出舱外的激光束的影响。相关系统运行实验结果显示,此技术使半导体激光列阵能够适应宇航环境,向舱外输出保障质量的激光束。