基于CALIPSO和转动拉曼-米散射激光雷达研究北京地区大气气溶胶特性

为提高大气气溶胶参数反演结果的准确性,结合实验室研制的转动拉曼-米散射激光雷达和NASA的CALIPSO,仅用2个激光雷达的弹性后向散射信号,无需对激光雷达比进行假设,反演出了2012年春季北京上空晴天、雨后、阴霾天气的气溶胶光学参数的垂直分布. 结果表明:此方法可有效地获取气溶胶消光系数和后向散射系数的垂直分布;气溶胶的消光系数值在阴霾天气最高,晴天次之,雨后最低.      

基于激光雷达的风力机偏航误差纠正策略研究

本文在分析了现有测风系统不足的基础上,通过风洞实验验证了不同入射角来流风速对风速仪测风的影响,证明了现有风速测量的不准确性。在此基础上提出了激光雷达风轮前方测风系统,根据电量损失的百分比和偏航误差的余弦平方关系曲线,通过在风电场安装激光雷达,收集激光雷达和现有测风系统(机舱后方气象架和测风塔)的风况数据,对数据进行相关性及拟合分析,得出现有测风系统所测量风向的偏差值。通过在人机界面(HMI)中修正此偏差值可以减少功率损失。     

基于机载激光雷达和遥感影像融合的地物探测方法研究

机载激光雷达（LIDAR）技术可以快速的获取地表的高精度三维点云数据,在三维城市模型（3DCM）的构建等许多领域有着极其广泛的应用.目前对机载激光雷达数据的处理主要体现在对数据的滤波和分类,仅靠单一的LIDAR数据难以实现很好的效果.本文利用常熟市的激光雷达数据及其遥感影像作为基本数据源,提出将两者加以融合的思想对地物进行滤波和分类,达到了良好的效果.     

基于时空特征融合的飞机尾涡识别

为了实现动态尾流缩减技术,减少进近阶段前机尾流对后机飞行安全的影响。依据相干激光雷达(coherent Doppler lidar, CDL)扫描风场循环周期性特点,提出一种基于时空特征融合的飞机尾涡识别模型。首先,CDL扫描生成的径向速度风场转换成序列输入和块输入。然后,双向长短时记忆(bidirectional long short-term memory, Bi-LSTM)网络用于提取序列输入的时间域特征,卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)网络用于提取径向速度风场块输入的空间域特征。最后,将融合的时间域和空间域特征输入全连接层分类器,得到最终分类识别结果。实验团队在深圳宝安机场附近采集风场,并构建尾流数据集来验证所提得融合模型。结果表明：基于CNN和Bi-LSTM时空特征融合模型具有较好的分类性能,在尾涡识别上的准确率、召回率、F₁分数分别达到97.13%、97.50%、97.03%,且相比单一模型是一种更有效的识别方式,能够获得实时高效尾流预警。     

面向环形管道的电力巡检机器人设计与环境建图

在大型水电站中,离相封闭母线（isolated phase enclosed bus, IPB）只能通过预防性试验对设备状态进行检查,难以目视外观检查。为解决这种密闭狭小空间的环形管道的巡检困难问题,提出了一种可在水平、竖直段上行走的轮式攀爬机器人。首先,对攀爬机器人移动和附着方式进行对比分析,根据实际工况,选用轮式推力附着方式并基于该方式对机器人整体结构进行力学分析;通过搭建的模拟IPB管道内的运动实验,结果验证了巡检机器人满足水电站内IPB管道的检修需求且具有良好的适应性;设计基于柱坐标的点云配准方法,解决了管道内无法正确建图的问题,且计算时间优于激光雷达里程计建图 (lidar odometry and mapping, LOAM)及迭代最近点 (iterative closest point, ICP)算法,拓展了激光雷达点云建图的应用范围。     

新型纯转动喇曼激光雷达系统单色仪设计及分析

采用双光栅6级闪耀衍射分光方法,设计了一套高光谱分辨率、干扰光高抑制比的新型纯转动喇曼激光雷达单色仪系统,并对该系统的设计方案进行了计算和分析.结果表明,系统通过6级闪耀衍射分光能实现N2分子转动喇曼的单谱线信号提取,并且相对于5级闪耀衍射分光能更好地抑制强弹性散射光的干扰.     

激光雷达对半干旱地区云层的观测

采用532 nm激光雷达在兰州的观测数据,根据计算得到的消光系数,分析了半干旱地区城区及乡村上层云的生消过程、云量分布、云的光学厚度.结果表明:半干旱地区云的分布有一定规律,中云春季所处的高度比冬季的高,厚度变化的振荡范围比高云的要大,平均光学厚度较高云的也略大.无论中云、高云,春季的厚度变化振荡范围都比冬季的要大.云形成的光学厚度占大气柱总光学厚度的比例为2.6%～99.3%,无明显的规律.订正模式需要进一步研究.     

基于LabVIEW的固体相干激光雷达多普勒测速的信号处理

建立了固体相干激光雷达对运动目标速度的测量系统.雷达发射源为种子注入Nd∶YAG脉冲激光器,回波通过光纤耦合器与本振合束,利用泰克示波器采集外差信号,使用LabVIEW进行信号处理.利用测量多普勒频移测量运动目标的速度,使用放大镜式的快速傅里叶变换提高频谱的频率分辨率,从而提高了测量速度的精度.     

基于 ASP． NET 的全景激光测绘系统设计

为解决传统测绘行业测绘数据不能实时绘图、实时成像、数据和图像的快速整合建模等问题,设计了基于 Web 平台,集树莓派、嵌入式微处理器和智能移动平台于一体的全景激光测绘系统。该系统使用激光雷达作为对测绘区域的数据采集工具,利用 NＲF24L01 无线收发器和 Wi-Fi 模块进行数据的发送和接收,运用树莓 派和 STM32 微处理器对数据进行分析和处理,用户可使用 Web 客户端对图像和数据进行查询。系统利用智能移动平台测量数据,于网络平台实现数据存储,并实现了测绘数据的快速建模与成像。实验结果表明,该系统既能完成测绘区域点间距、局部面积、全面积测量,历史数据重建及全景图像滚动显示,又能在强光、无光、山地和隧道等苛刻环境条件下低功耗稳定运行。该系统结合软件算法和用户友好操作界面,提高了在工程建设中解决定向、测距、测高问题的时效性,同时增添了图像与数据实时融合的测绘手段,极大地减少了装机量和测绘周期。     

Andes上空中间层和低热层中大气惯性重力波的激光雷达观测

利用Andes观测站(30. 3°S,70. 7°W)激光雷达2016年6月8～9日共11. 6 h的风场、温度以及钠原子数密度的观测数据,研究了一个在中间层顶区域惯性重力波活动事件。谱分析表明,这个惯性重力波的周期约6. 6 h,垂直波长约7. 5 km,水平波长约826 km。根据矢端曲线法分析发现,此惯性重力波的传播方向大约为西偏北38. 6°。计算出它的垂直群速度约0. 2 m·s~(-1),水平群速度约22. 9 m·s~(-1)。射线追踪结果表明,上传惯性重力波可能来自于平流层的急流区域。虽然该惯性重力波不能达到不稳定性的阈值,但是理查德森数和浮力频率显示,由于不同扰动分量的叠加,导致了在一些高度和时间上,动力学的发生和对流不稳定性的存在。因此,叠加效应引起的不稳定性可能会对中间层-低热层中波的饱和度和幅度约束有显著影响。同时利用重力波偏振关系和惯性重力波纬向风扰动,计算出了经向风、温度和大气密度扰动,同时观测的经向风和温度扰动与计算的结果一致,表明观测到的准单色惯性重力波能很好满足重力波偏振关系。另外,计算得到的大气密度扰动与观测的钠原子数密度扰动相位一致,证实了中间层-低热层区域的钠原子可以作为重力波的示踪物。