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本文介绍了自行研制的半导体激光雷达测量大气能见度的方法,并给出了测量结果。内容主要分为四部分:
首先,叙述了能见度的研究意义和国内外研究状况,给出了能见度的定义和激光雷达大气探测的基本原理。
其次,重点阐述了激光雷达测量大气能见度的方法,在Fernald后向积分方法的基础上,提出了一种稳定的大气消光系数的迭代算法,用来测量斜程及水平方向的大气平均能见度值。方法克服了以往方法中由于消光系数初值的不确定性导致结果的不稳定性,经过几次迭代后,输出结果稳定;解决了迭代精度的控制问题;提出了后向积分方法中迭代最大距离的判别方法,实现了最大距离的自动化选取;由于探测概率和虚警概率的引入,为激光雷达系统测量结果的可靠性提供了评估标准。
再次,介绍了半导体激光雷达系统,给出了半导体激光雷达的结构设计和系统控制、总体结构设计方案、各部分的工作原理和技术参数;对半导体激光雷达接收到的信号及信噪比和系统几何重叠因子进行模拟计算;研究了数据处理方法,包括原始信号的平滑处理、背景噪声扣除和几何重叠因子的测量方法。
最后,给出了半导体激光雷达在合肥西郊与前向散射式能见度仪外场对比测量的结果。在系统探测概率为90%,虚警概率10%,消光系数迭代误差小于5%的前提下,半导体激光雷达与前向散射式能见度仪测量偏差控制在20%以内。