海洋激光雷达信号噪声的相关维和李氏指数

以机载海洋激光雷达试验数据为依据，证明了海洋激光雷达系统的相关维是一个分数，而且至少有一个正的李雅普诺夫指数，进一步揭示了其噪声内在的混沌特性，此项研究有可能为提高海洋雷达系统的检测性能提供了一条新的途径。     

海洋激光雷达系统的蒙特卡罗模拟方法研究

提出了一种特别适用于海洋激光雷达系统的高效率的蒙特卡罗模拟方法，与传统的模拟方法相比，该方法在模拟过程中充分地利用了辐射传输过程中的概率知识，因此，大大地降低了模拟的方差，提高了计算效率，利用该方法在微机上对一实际雷达系统的模拟结果进行显示，结果表明，该方法在计算效率大为提高的同时仍保证了良好的计算精度，可以满足系统模拟的需要，为在微机上实现海洋激光雷达系统的蒙特卡罗模拟，提供了一种切实可行的方法     

基于Fizeau干涉仪的直接探测多普勒测风、激光雷达研究

回顾了基于Fizeau干涉仪的多普勒测风激光雷达的基本原理，在对测风雷达的主要参数说明的基础上，分析了多通道探测器的选择以及由于干涉仪圆形口径引起的通道间的能量修正系数问题，最后对基于Fizeau干涉仪多普勒测风激光雷达雷达系统的风速测量误差进行了数值模拟．结果显示，研制中的基于Fizeau干涉仪的多普勒测风激光雷达系统在5km以下范围内，风速测量误差可以达到0．56m／s（30s积分实际时间）．     

白天工作条件下大气激光雷达探测的实验研究

作者在已完成大气激光雷达系统夜间工作的基础上,对白天工作条件下的各种环境背景光的干扰进行了理论与实验分析,得出太阳直射光和天空光为白天工作的主要背景干扰,实验结果表明,经过激光发射与接收视场角严格匹配及使用干涉滤光器（2．6nm和0．15nm)进行窄带滤波,背景干扰被明显地剔除,可进一步压低背景干扰约20倍,证明采取视场匹配及干涉滤光器的措施可基本保证激光雷达系统在白天条件下工作。     

基于光线追迹非同轴激光雷达重叠因子影响因素的分析研究

重叠因子是影响激光雷达系统探测近距离大气的一个关键因素,对其进行精确计算有利于获得更准确的探测结果. 为此,提出了一种通过光线追迹获得非同轴激光雷达系统重叠因子的仿真方法. 该方法利用ZEMAX分别对载入真实机械结构的发射系统和望远镜接收系统进行光线追迹,确定出同一距离处激光强度分布和望远镜的视场函数分布,通过计算重叠区域被望远镜视场函数加权后的激光强度占激光总强度的比例,可得到该距离处的重叠因子,最后通过不同距离处的重叠因子拟合出完整的重叠因子廓线. 此外,利用此方法对一套激光雷达系统进行了几何因子廓线仿真,并分析了系统轴间距、光轴失调角度、激光发散角、望远镜视场角以及次镜机械遮挡对系统重叠因子廓线的影响. 仿真结果表明当激光光轴偏离望远镜光轴的角度等于望远镜视场角和激光发散角差值的1/2时,远场的重叠因子不能达到1,这对激光雷达系统的设计和安装提出了更高的要求.      

大气水汽探测拉曼激光雷达系统仿真设计

设计了发射波长为532nm测量大气水汽的拉曼激光雷达系统. 结合系统误差理论分析,验证系统夜间测量水汽的高效性和白天测量水汽的可行性. 通过对比不同发射波长的拉曼激光雷达系统的回波信号与信噪比,得出最优系统参数能够实现白天0~4km、夜间0~9km的探测,该系统探测性能优于266nm或355nm的测量系统,特别是夜间探测大气水汽更为高效. 为实现单波长测量大气参数（温度、气溶胶和水汽）提供了一个可行性设计.      

深海小型底栖生物标本的自动分离仪设计

从深海沉积物的样品中分离小型底栖生物的方法目前大多为人工分离，为耗时耗力．为解决这一问题，提出了一种新型的基于激光诱导荧光检测海洋小型底栖生物自动分离装置的设计方案．试验结果表明，该方案的分离准确率达到了95％以上，有良好的应用前景．     

灰色系统理论在浙江省海洋水产业结构调整中的应用—（Ⅱ）

在对激光省海洋水产业调查的基础上，应用灰色模型理论对激光省海洋捕捞业、海水养殖业和海洋水产品加工业的现状进行分析，找出相关性，分别建立数值模型并预测发展的趋势，并依据该数值模型所作的评估结果，提出了对激光省海洋水产业结构的调整意见。     

基于LabVIEW的海洋赤潮生物荧光实时采集系统

赤潮是近海常见的重要灾害之一,为了建立对赤潮生物的有效监测方法，本文提出了一种基于LabVIEW语言的海洋赤潮生物荧光实时采集系统．该系统通过光电倍增管将赤潮生物受激光激发出的荧光信号获取并转换为电流信号，通过信号调理电路及基于LabVIEW编程的数据采集卡将电压信号读入计算机处理并分析．实验结果表明,该系统可以实时有效地捕获海水样品中赤潮生物的荧光信号。为检测和计算海洋赤潮生物及其浓度提供了一种有效的辅助检测途径，有助于预测海洋赤潮爆发．     

机载海洋激光雷达的试验和模拟研究

通过对机载激光水下目标探测试验数据的分析和处理，并辅之以必要的蒙特卡罗模拟实验，就有效衰减系数、大气、风速、海水分层、目标倾斜等因素对雷达系统性能的影响进行了研究，总结出适合工程设计使用的近似估算公式和曲线，阐述了试验中出现的异常现象，并给出了合理的解释，还提出了一些需要进一步深入研究的关键问题．     

激光雷达探潜背景信号的混沌和分形行为研究

研究了海洋激光雷达探潜弱信号的混沌及分形特性．在相空间重构的基础上，计算了探潜背景信号的吸引子维数以及最大李雅谱诺夫指数，并且用前馈网络验证了探潜信号的局部可预测性．实验结果表明，探潜背景信号有奇异吸引子，是由某个混沌系统产生的．对用盒维数探测探潜信号中目标的方法也进行了研究     

Sodium fluorescence Doppler lidar to measure atmospheric temperature in the mesopause region

A sodium fluorescence Doppler lidar system has been developed to measure environmental parameters of the middle and upper atmosphere. The lidar system mainly comprises a transmitter system, receiver system, data acquisition and control system and data analysis system. A narrowband 589 nm laser is used to excite sodium atoms in the mesopause region. Excitation of the sodium atoms results in resonance fluorescence, which is collected by the receiver. The temperatures in the mesopause region (about 75?C105 km) can be derived by analyzing the Doppler-broadened width of the sodium fluorescence. Observations were made with the lidar system, and the number density of sodium atoms and atmospheric temperature profiles were extracted from the observation data. Comparisons of the lidar temperatures and TIMED/SABER temperatures show good agreement, illustrating the reliability of the sodium fluorescence Doppler lidar measurements.     

探测对流层底部CO2廓线振动拉曼激光雷达定标实验

基于振动拉曼散射原理,研制了可探测对流层底部大气CO₂浓度分布的激光雷达系统,结合三维光学扫描系统的使用,该激光雷达具备了三维扫描功能,能够实现大气CO₂浓度的空间分布监测. 结合该激光雷达能够实现三维扫描的特点,提出了振动拉曼激光雷达新的定标方法,开展了激光雷达定标实验,实现了该雷达系统的准确定标,从而获得了合肥地区CO₂廓线结果. 对提出的定标实验结果的不确定性进行分析,得出该方法的不确定度为1%,证明了该定标实验方法的可靠性.      

海面浮油探测荧光激光雷达系统仿真

建立了海面浮油探测荧光激光雷达的系统模型,根据浮油探测的特点,给出了荧光激光雷达回波信号方程.以此方程为基础,结合石油的消光系数及荧光光谱转换效率数据,对模型的回波信号强度进行仿真,得到了该模型探测不同类型石油时的荧光回波光子数.为进一步计算该模型的信噪比,分析了海洋浮油探测背景噪声的特点,得到海水黄色物质产生的背景噪声.通过信噪比公式计算了荧光激光雷达模型的信噪比,计算结果表明,该系统模型能够满足机载海面浮油探测要求.      

基于镜频抑制零差探测的全光纤测风激光雷达系统

相干多普勒测风激光雷达多采用外差技术来获得大气风场在雷达径向方向上的速度大小和正负.本文基于镜频抑制技术,使用全光纤90°相位控制器研制了连续相干多普勒测风激光雷达系统.该系统通过对本振光或接收信号进行相位控制,得到正交的IQ信号,采用镜频抑制技术,探测得到径向风速的大小和正负,相对于使用外差技术的相干多普勒激光雷达系统,该系统具有信噪比更高、雷达存储能力更强、在相同的ADC采样速率下测速范围更大等特点.文中最后通过与风速计的大量对比试验,进一步对连续相干多普勒测风激光雷达系统的数据的可信性进行了验证.实验结果表明,该系统测得的风向正负与风速计完全一致,风速大小的偏差为-0.03 m/s,标准差为0.63 m/s,具有较高的探测精度.      

扩展尾流激光雷达动态范围的举动式接收系统

针对水下航行体尾流激光雷达近场后向散射信号强、易导致接收系统饱和的难题,采用电流模式电路设计理论设计了一种举动式水下激光雷达接收系统．该系统充分挖掘接收电路的动态范围利用率,在探测周期内产生举动电流,将输出电压的基点由0V调整到跨阻放大器正向饱和电压附近,有效扩展了动态范围区间,使接收系统对近场信号的接收动态范围有效利用率提高约40％,而举动式电路部分的存在导致的系统带宽减小幅度仅为13％．该系统已成功应用于尾流激光雷达样机并进行了海试,结果表明：该系统完全可以满足大动态范围尾迹探测的需求,可广泛应用于各种大气和水下后向散射式脉冲激光探测系统．     

基于机器人操作系统的液压机器人自主导航系统设计与实现

在机器人两轮差速运动模型分析的基础上,根据运动模型的航迹演算公式可实时计算机器人轨迹姿态。基于机器人操作系统架构平台设计了机器人本体、机器人底座、驱动液压马达、导向轮、激光雷达等7个关节和连接的结构模型。各机器人关节坐标系变换关系经过Tf实时发布,用于计算机器人位置坐标信息。针对液压机器人没有配备编码器和视觉系统的不足,系统采用2D平面激光里程计模型(RF2O),通过建立连续激光扫描点对距离的流约束方程获得机器人平面运动估计,进而得出激光雷达的速度和机器人实际运行轨迹。设计了自主导航软件系统,实现了导航地图构建、定点任务导航和多机器人管理等功能,并对机器人定位导航精度进行了测试,分析对比多次指定位置和导航位置的数据差异,结果表明机器人导航定位精度达到设计要求。     

小型米散射激光雷达系统设计

为了探测对流层内大气气溶胶和卷云的光学特性以及大气水平能见度等,在阐述了大气气溶胶探测原理及信号处理方法的基础上,利用二极管激光泵浦的Nd:YAG固体激光器的二倍频波长(532 nm)激光为光源,设计了一台小型微脉冲米散射激光雷达,并利用标准大气模型对系统进行了仿真计算。仿真结果表明,在探测误差小于10%条件下,系统在白天和夜晚的探测高度分别为6 km和13 km。该系统还具有对人眼安全、能全方位扫描探测等特点,可应用于城市及特定场合(如厂区,大型公共场所)的大气环境监测,也可用于沙尘暴探测及其预警预报技术的研究。