A kind of ground laser radar for aerosol detection, involving laser atmospheric remote sensing, including double line of sight laser radar and inversion processing module, dual line of sight laser radar including first laser radar and second laser radar, and first laser radar including first launch system, first echo receiving system and first detection acquisition unit. The second laser radar includes the second emission system, the second echo receiving system and the second detection and acquisition processing system; the first lidar observes the ground of the laser radar echo profile vertically downward to the ground; the second laser radar observes the laser radar echo profile along the tilt angle to the ground; the first laser radar After data processing and inversion module of second laser radar sent into data processing and inversion module 2, the extinction coefficient profile and laser radar profile can be retrieved. The invention is superior to 20% of the detection precision of the aerosol optical characteristics, and also solves the shortcomings of the current Raman laser radar and the high spectral resolution laser radar system.
【技术实现步骤摘要】
一种用于气溶胶探测的对地激光雷达
本专利技术涉及一种激光大气遥感领域,特别是一种用于气溶胶探测的对地激光雷达。
技术介绍
当前用于气溶胶廓线探测的主要激光雷达技术为后向散射激光雷达技术、拉曼散射激光雷达技术、高光谱分辨激光雷达技术。为了实现气溶胶粒径分布的探测,还需要采用多波长(一般为1064nm、532nm、355nm)探测方式。上述方法中,后向散射激光雷达对激光器的综合要求最低(通常为10~100pm量级的线宽,能量uJ~100mJ量级),对接收光学系统的综合要求也最低,其后向散射截面最大,可以工作于任意波长,可以用于机载、星载激光雷达研制,是目前最成熟的激光雷达技术。但其反演精度与天气条件、反演算法等密切相关,相对误差一般在30%~50%。拉曼散射激光雷达技术分为转动拉曼散射激光雷达技术和振动拉曼散射激光雷达,一般常用振动拉曼激光雷达进行高精度气溶胶探测。该技术对激光器和接收光学系统的综合要求相对较低(通常为10~100pm量级的线宽,能量100mJ量级),通过大气分子的拉曼散射可以将气溶胶光学特性反演精度提高到优于20%,但拉曼散射截面最小且与波长4次方成反比,一般只用于紫外和可见光波段探测。由于拉曼散射信号比米散射信号小6个数量级,这类激光雷达往往要求较大的脉冲发射能量和接收口径;基于于同样的原因,该种技术只能用于地基、空基探测,不能用于天基对地观测。高光谱分辨率激光雷达(HSRL)探测技术是在一般后向散射激光雷达基础上发展起来的更高精度的探测技术。它的优点是散射信号比拉曼散射强4个数量级以上,同时,还可以实现优于20%的气溶胶光学特性反演,因而 ...
【技术保护点】
一种用于气溶胶探测的对地激光雷达,其特征在于:包括双视线激光雷达(1)和反演处理模块(2);其中,双视线激光雷达(1)包括第一激光雷达(1‑1)和第二激光雷达(1‑2);第一激光雷达(1‑1)包括第一发射系统(1‑1‑1)、第一回波接收系统(1‑1‑2)和第一探测采集处理系统(1‑1‑3);第二激光雷达(1‑2)包括第二发射系统(1‑2‑1)、第二回波接收系统(1‑2‑2)和第二探测采集处理系统(1‑2‑3);第一发射系统(1‑1‑1):垂直于地面向地面发射第一激光脉冲;经大气散射后产生第一后向散射回波光,第一后向散射回波光返回至第一回波接收系统(1‑1‑2);第二发射系统(1‑2‑1):与第一发射系统(1‑1‑1)夹角θ,同一时刻,沿夹角θ方向向地面发射第二激光脉冲;经大气散射后产生第二后向散射回波光,第二后向散射回波光返回至第二回波接收系统(1‑2‑2);第一回波接收系统(1‑1‑2):接收返回的第一后向散射回波光,对第一后向散射回波光进行光谱滤波处理,生成滤波后的第一后向散射回波光,将滤波后的第一后向散射回波光聚焦到第一探测采集处理系统(1‑1‑3);第二回波接收系统(1‑2‑2 ...
【技术特征摘要】
1.一种用于气溶胶探测的对地激光雷达,其特征在于:包括双视线激光雷达(1)和反演处理模块(2);其中,双视线激光雷达(1)包括第一激光雷达(1-1)和第二激光雷达(1-2);第一激光雷达(1-1)包括第一发射系统(1-1-1)、第一回波接收系统(1-1-2)和第一探测采集处理系统(1-1-3);第二激光雷达(1-2)包括第二发射系统(1-2-1)、第二回波接收系统(1-2-2)和第二探测采集处理系统(1-2-3);第一发射系统(1-1-1):垂直于地面向地面发射第一激光脉冲;经大气散射后产生第一后向散射回波光,第一后向散射回波光返回至第一回波接收系统(1-1-2);第二发射系统(1-2-1):与第一发射系统(1-1-1)夹角θ,同一时刻,沿夹角θ方向向地面发射第二激光脉冲;经大气散射后产生第二后向散射回波光,第二后向散射回波光返回至第二回波接收系统(1-2-2);第一回波接收系统(1-1-2):接收返回的第一后向散射回波光,对第一后向散射回波光进行光谱滤波处理,生成滤波后的第一后向散射回波光,将滤波后的第一后向散射回波光聚焦到第一探测采集处理系统(1-1-3);第二回波接收系统(1-2-2):接收返回的第二后向散射回波光,对第二后向散射回波光进行光谱滤波处理,生成滤波后的第二后向散射回波光,将滤波后的第二后向散射回波光聚焦到第二探测采集处理系统(1-2-3);第一探测采集处理系统(1-1-3):接收滤波后的第一后向散射回波光,依次对滤波后的第一后向散射回波光进行光电转换、数据校正处理,生成校正信号SA,将校正信号SA发送至反演处理模块(2);第二探测采集处理系统(1-2-3):接收滤波后的第二后向散射回波光,依次对滤波后的第二后向散射回波光进行光电转换、数据校正处理,生成校正信号SB,将校正信号SB发送至反演处理模块(2);反演处理模块(2):接收第一探测采集处理系统(1-1-3)传来的校正信号SA;接收第二探测采集处理系统(1-2-3)传来的校正信号SB;进行反演计算,得到大气消光系数廓线α(r)、后向散射系数廓线β(r)和激光雷达比廓线R(r)。2.根据权利要求1所述的一种用于气溶胶探测的对地激光雷达,其特征在于:所述第一发射系统(1-1-1)垂直与地面发射角度的角度偏差范围为-5°~+5°;第二发射系统(1-2-1)与第一发射系统(1-1-1)夹角θ为25°~65°。3.根据权利要求1所述的一种用于气溶胶探测的对地激光雷达,其特征在于:所述数据校正处理包括非线性校正处理、背景光扣除处理和距离平方校正处理。4.根据权利要求3所述的一种用于气溶胶探测的对地激光雷达,其特征在于:所述校正信号SA的计算法方法为:
【专利技术属性】
技术研发人员:王玉诏,罗萍萍,
申请(专利权)人:北京空间机电研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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