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激光多普勒测风技术最新进展 被引量:28
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作者 马福民 陈涌 +5 位作者 杨泽后 周鼎富 李晓锋 陈春利 冯力 余臣 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第18期23-34,共12页
激光多普勒测风雷达利用光学多普勒效应来实现对大气风场的非接触式测量,具有空间和时间分辨率高、覆盖范围大、探测距离大等特点,适用于可移动式、地基、车载、舰载、机载、星载等多种承载平台,广泛应用于飞行安全、风力发电、气象预... 激光多普勒测风雷达利用光学多普勒效应来实现对大气风场的非接触式测量,具有空间和时间分辨率高、覆盖范围大、探测距离大等特点,适用于可移动式、地基、车载、舰载、机载、星载等多种承载平台,广泛应用于飞行安全、风力发电、气象预报、科学研究、国防军事等领域。针对当前激光多普勒测风雷达的主要体制、技术、国内外最新研究成果及应用进行介绍和分析,对直接探测和相干探测2种测风技术进行比较,并对激光多普勒测风技术的发展趋势、研究热点和应用拓展进行简要总结。 展开更多
关键词 遥感 测风 多普勒激光雷达 风场
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应用于民航机场风切变探测与预警的三维激光测风雷达 被引量:21
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作者 冯力 周杰 +5 位作者 范琪 陈永雄 刘志平 卢明腾 周鼎富 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期186-196,共11页
针对民航机场风切变探测与预警,研制了一种三维激光测风雷达,采用全光纤脉冲相干探测体制,结合独特的二维光电扫描球结构,以及新的下滑道扫描策略,以实现下滑道迎头风与侧风切变的同时测量.2018年3月至11月,利用该雷达在多种工作模式下... 针对民航机场风切变探测与预警,研制了一种三维激光测风雷达,采用全光纤脉冲相干探测体制,结合独特的二维光电扫描球结构,以及新的下滑道扫描策略,以实现下滑道迎头风与侧风切变的同时测量.2018年3月至11月,利用该雷达在多种工作模式下对攀枝花机场上空及周边大气风场与风切变进行了探测试验.在3月至5月大风季节期间,机组报告的风切变均成功被雷达探测.对一次典型个例进行分析,验证了所研制的三维激光测风雷达在地理气候复杂的高原机场风切变探测的有效性. 展开更多
关键词 激光测风雷达 低空风切变 民航机场 下滑道 侧风 迎头风
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1.55μm全光纤多普勒测风雷达系统与试验 被引量:17
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作者 冯力 郭弘其 +4 位作者 陈涌 何幸锴 伍波 杨泽后 周鼎富 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期844-847,共4页
为实现对大气风场三维信息快速、准确的测量,以人眼安全波长1.55μm窄线宽光纤激光器为光源,采用全光纤相干探测光路,研制出多普勒测风雷达系统。该雷达整机结构紧凑、体积小、测量精度高,并在原VAD反演方法的基础上,采用了一种遗传算... 为实现对大气风场三维信息快速、准确的测量,以人眼安全波长1.55μm窄线宽光纤激光器为光源,采用全光纤相干探测光路,研制出多普勒测风雷达系统。该雷达整机结构紧凑、体积小、测量精度高,并在原VAD反演方法的基础上,采用了一种遗传算法与非线性最小二乘相结合的改进算法来实现对风场的反演,使其具有更高的数据失真修正能力,风场反演的速度、精度均得到较大提高。试验结果表明,该雷达能实现5-200m高度范围内的风场测量。并在试验基地与测风塔内,分别就55m及100 m高度处与超声波风速仪进行了试验比对,试验结果显示:该测风雷达的风速测量精度(均方差)达到0.3m/s,风向精度(均方差)≤3°。 展开更多
关键词 全光纤 多普勒测风雷达 VAD 相干探测 窄线宽
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机载激光多普勒测风雷达技术及其应用 被引量:8
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作者 陈涌 周秉直 +5 位作者 谭锦 冯力 杨泽后 赵彬 周鼎富 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期795-799,共5页
为了加快发展我国机载测风雷达技术,对机载激光多普勒测风雷达的研究及应用情况进行了介绍,对机载激光多普勒测风雷达的基本工作原理、系统组成、应用方式及领域等进行了分析,并对光纤激光器在机载雷达系统中的应用进行了预测。结果表明... 为了加快发展我国机载测风雷达技术,对机载激光多普勒测风雷达的研究及应用情况进行了介绍,对机载激光多普勒测风雷达的基本工作原理、系统组成、应用方式及领域等进行了分析,并对光纤激光器在机载雷达系统中的应用进行了预测。结果表明,采用全光纤相干结构的机载测风雷达具有测量精度高、结果稳定可靠、响应速度快、系统结构紧凑、环境适应能力强、适合多种工作平台等特点,可广泛应用于各型大型飞机提供下视高度详尽的大气风场气象参量,以保障空投空掷作业的准确性与安全性;另外还可以为飞机飞行提供前方航道大气湍流及横切风的预测,保障飞行安全等。 展开更多
关键词 激光技术 机载 激光多普勒测风雷达 大气风场测量 激光器
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3维激光测风雷达技术研究 被引量:8
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作者 李策 赵培娥 +4 位作者 彭涛 冯力 周杰 罗雄 周鼎富 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期703-707,共5页
为了精确测量3维大气风场的实时状态以应对低空风切变在飞行器起降过程中给飞行器带来的多种问题,通过DBS四波束风场反演原理研制出一款小型3维激光测风雷达。对大气风场展开测风试验并获取风场数据,并与其它标准测风设备的数据对比分... 为了精确测量3维大气风场的实时状态以应对低空风切变在飞行器起降过程中给飞行器带来的多种问题,通过DBS四波束风场反演原理研制出一款小型3维激光测风雷达。对大气风场展开测风试验并获取风场数据,并与其它标准测风设备的数据对比分析。结果表明,雷达在晴天和阴天的天气状况下均可以实现对大气风场的有效测量,风速均方根误差0.42m/s,风向均方根误差5.33°。该雷达精准度高、稳定性好,对风切变预警、中低空大气风场预报及飞行器飞行通道的风场测量具有重要作用。 展开更多
关键词 激光技术 激光测风雷达 3维扫描 相干探测 多普勒 风场比对
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应用于区域三维风场测量的船载激光测风雷达 被引量:8
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作者 周杰 杨泽后 +7 位作者 宋帅 张国娟 毛一江 李晓锋 金凡皓 冯力 陈春利 周鼎富 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第S02期49-55,共7页
针对区域风场测量在海上风能资源评估、海洋灾害天气防控等方面存在广泛的应用前景,研制了一种船载激光测风雷达,采用全光纤脉冲相干探测原理,结合组合惯导进行风场数据校正,完成三维风场测量。可克服运动中船的姿态、速度等因素对多普... 针对区域风场测量在海上风能资源评估、海洋灾害天气防控等方面存在广泛的应用前景,研制了一种船载激光测风雷达,采用全光纤脉冲相干探测原理,结合组合惯导进行风场数据校正,完成三维风场测量。可克服运动中船的姿态、速度等因素对多普勒频移的影响,实时获取航线上更准确的中低空风场信息。通过船载激光测风雷达与地基激光测风雷达三维风场探测对比试验,验证了船载激光测风雷达三维风场测量数据的准确性。在船载试验中,以地基激光测风雷达作为标准器,船载激光测风雷达的风速、风向及垂直气流测量误差分别为0.52 m/s、6.24°和0.34 m/s。 展开更多
关键词 激光测风雷达 船载 大气风场 测量
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光源线宽对相干激光测风雷达探测性能的影响分析 被引量:4
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作者 冯力 赵培娥 +4 位作者 史晓丁 靳国华 杨泽后 周鼎富 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期123-128,共6页
使用窄线宽激光源是相干激光测风雷达的特点之一,为研究不同线宽光源对激光测风雷达探测性能的影响,从理论分析了在相干长度内、外时光电流的频谱特性,并使用了三种不同线宽的激光光源进行实际的测风试验。试验表明,当探测距离在相干长... 使用窄线宽激光源是相干激光测风雷达的特点之一,为研究不同线宽光源对激光测风雷达探测性能的影响,从理论分析了在相干长度内、外时光电流的频谱特性,并使用了三种不同线宽的激光光源进行实际的测风试验。试验表明,当探测距离在相干长度外时,100 kHz光源信号幅度较1 k Hz与10 kHz两种光源下降约30%,且部分频段噪声幅度较大。因此,在设计中近程激光测风雷达,可考虑选用百kHz量级线宽光源,而探测距离数千米甚至更远的中远程激光测风雷达,可考虑选取几十千赫级线宽光源。 展开更多
关键词 线宽 相位噪声 相干长度 激光测风雷达
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机载测风激光雷达下视VAD反演及算法仿真 被引量:5
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作者 黄敏 王玉兰 +5 位作者 王娜 陈涌 任鹏 周鼎富 史晓丁 冯力 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期22-25,41,共5页
为了研究机载测风激光雷达对机下空域3维风场分布进行探测的问题,基于陆基测风激光雷达建立风场模型,采用Levenber-Marquardt(LM)最小二乘法优化径向速率,与传统反演算法进行了仿真对比。结果表明,机载测风激光雷达的工作原理和扫描方... 为了研究机载测风激光雷达对机下空域3维风场分布进行探测的问题,基于陆基测风激光雷达建立风场模型,采用Levenber-Marquardt(LM)最小二乘法优化径向速率,与传统反演算法进行了仿真对比。结果表明,机载测风激光雷达的工作原理和扫描方式与陆基测风激光雷达类似,不同的是,机载测风激光雷达不仅受飞机速度干扰,而且存在飞机飞行状态不稳定性影响、地球曲率影响、地面强散射回波干扰、地面杂波干扰等特有误差来源,使得风场反演难度更大;而LM最小二乘法具有Newton-Gaussian最小二乘法的快速收敛特性和梯度下降法的保证收敛特性,能满足风场快速和准确的反演。相关结果对测风激光雷达的优化具有参考价值。 展开更多
关键词 激光技术 机载 测风激光雷达 速度方位显示技术 LM最小二乘法
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激光云粒子成像探测仪研制 被引量:1
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作者 史晓丁 冯力 +3 位作者 刘英 杨泽后 伍波 石磊 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期67-72,共6页
为了研究云粒子微观特性,采用激光成像技术、高斯光束匀化处理技术、高分辨率阵列探测器以及图像抽帧还原算法,研制出激光云粒子成像仪。通过地面模拟测量及实际飞行试验,对仪器性能进行了测试。结果表明,研制仪器可实现对25μm~1550μ... 为了研究云粒子微观特性,采用激光成像技术、高斯光束匀化处理技术、高分辨率阵列探测器以及图像抽帧还原算法,研制出激光云粒子成像仪。通过地面模拟测量及实际飞行试验,对仪器性能进行了测试。结果表明,研制仪器可实现对25μm~1550μm云粒子的成像,分辨率为25μm,粒径测量误差小于9.5%;实测的冰晶粒子形态符合云粒子自然分布规律,粒子尺度谱符合指数分布,决定系数在0.58~0.97之间。该研制仪器可为云降水微物理研究提供基础观测数据。 展开更多
关键词 激光技术 云粒子探测仪 线阵成像 尺度谱
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相干激光雷达平衡式相干探测技术研究 被引量:4
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作者 刘兵 陶炜 +3 位作者 柯尊贵 冯力 袁菲 李晓峰 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期46-49,共4页
为了分析影响平衡式相干探测信噪比的因素,采用数学模型推导了平衡式相干探测原理和信噪比公式,分析了影响平衡式相干探测信噪比的因素,研制了用于相干激光雷达信号接收的平衡式激光探测器,并通过相干雷达样机,完成了气溶胶粒子发生米... 为了分析影响平衡式相干探测信噪比的因素,采用数学模型推导了平衡式相干探测原理和信噪比公式,分析了影响平衡式相干探测信噪比的因素,研制了用于相干激光雷达信号接收的平衡式激光探测器,并通过相干雷达样机,完成了气溶胶粒子发生米氏散射回波信号的探测。结果表明,研制的平衡式激光探测器具有非常低的噪声和高探测灵敏度特性,能较好地探测出大气中气溶胶粒子发生米氏散射的激光回波信号。 展开更多
关键词 激光技术 探测器 平衡式相干探测 相干激光雷达 多普勒频移
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1550nm单频脉冲光纤激光放大器实验研究 被引量:2
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作者 何幸锴 侯辉 +5 位作者 冯力 伍波 沈琪浩 兰戈 周鼎富 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期145-147,151,共4页
为了满足相干探测技术对激光光源的需求,采用主振功率放大技术,对全光纤、高重复频率、1550nm单频脉冲光纤激光器进行了研究。得到了脉冲宽度400ns、重复频率10kHz、单脉冲能量14μJ、平均功率148mW的单模光纤激光脉冲输出。实验中还发... 为了满足相干探测技术对激光光源的需求,采用主振功率放大技术,对全光纤、高重复频率、1550nm单频脉冲光纤激光器进行了研究。得到了脉冲宽度400ns、重复频率10kHz、单脉冲能量14μJ、平均功率148mW的单模光纤激光脉冲输出。实验中还发现了光纤中过高的功率密度所引起的受激布里渊散射(SBS)将导致激光脉冲波形的变形。提出了抑制SBS效应、提高输出功率的方法。结果表明,单频脉冲放大过程中,SBS效应是阻碍功率提高的主要因素,必须抑制SBS效应才能提高输出功率。 展开更多
关键词 激光技术 光纤激光放大器 主振功率放大 单频 受激布里渊散射
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单频脉冲光纤放大器中的SBS效应实验研究 被引量:3
12
作者 何幸锴 冯力 +3 位作者 沈琪皓 伍波 兰戈 周鼎富 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期191-193,197,共4页
为了研究受激布里渊散射(SBS)效应对单频脉冲光纤激光放大器中脉冲波形的影响,搭建了单频脉冲光纤激光放大器系统。实验中观测到脉冲波形的畸变,继续提高功率,畸变处出现峰值功率极高的尖峰,分析认为,光纤中的二次受激布里渊散射导致了... 为了研究受激布里渊散射(SBS)效应对单频脉冲光纤激光放大器中脉冲波形的影响,搭建了单频脉冲光纤激光放大器系统。实验中观测到脉冲波形的畸变,继续提高功率,畸变处出现峰值功率极高的尖峰,分析认为,光纤中的二次受激布里渊散射导致了尖峰脉冲出现。为验证这一结论,构造包含二阶Stokes波的耦合方程组,进行了模拟仿真。结果表明,该峰值功率极高的尖峰正是SBS效应的二阶Stokes波。 展开更多
关键词 激光技术 光纤激光放大器 受激布里渊散射 波形畸变 二阶Stokes波
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基于多尺度局部方差的海面红外舰船检测 被引量:3
13
作者 邹常文 冯力 +1 位作者 刘先志 戴军 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期697-699,共3页
方差可以表示局部区域中各像素之间的关系:一般情况下,不同的像素相同的邻域大小计算出的方差不同,相同的像素不同的邻域大小计算出的方差也不同。本文构造多尺度局部方差,来计算每个像素的方差随尺度变化的情况。目标像素与其邻域像素... 方差可以表示局部区域中各像素之间的关系:一般情况下,不同的像素相同的邻域大小计算出的方差不同,相同的像素不同的邻域大小计算出的方差也不同。本文构造多尺度局部方差,来计算每个像素的方差随尺度变化的情况。目标像素与其邻域像素的方差随尺度变化大,背景像素与其邻域像素的方差随尺度变化小;最后运用行列投影求出方差变化大的像素作为检测结果。实验结果表明,本文算法可以有效减弱背景中各种干扰的影响,正确检测出红外图像中舰船目标的位置。 展开更多
关键词 红外舰船目标 目标检测 多尺度局部方差 行列投影
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基于非视线红外激光大气散射通信技术研究 被引量:2
14
作者 刘兵 王巨胜 +6 位作者 杨泽后 李晓锋 樊冬 任鹏 李斌 罗雄 冯力 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期854-858,共5页
为了实现非视线激光大气散射通信,根据米氏散射理论,建立了非视线通信链路模型,研究了1.06μm激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通... 为了实现非视线激光大气散射通信,根据米氏散射理论,建立了非视线通信链路模型,研究了1.06μm激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系,并搭建了试验原理系统,进行了1km距离的散射通信试验,获得了激光散射信号。结果表明,在一定的天气条件下,采用波长为1.06μm的红外激光进行信号传输,有望实现远距离的大气散射通信。 展开更多
关键词 大气光学 非视线 大气散射通信 米氏散射 红外激光
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相干激光测风雷达高分辨距离门自适应技术研究 被引量:1
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作者 徐冠宇 尹微 +3 位作者 李策 陈涌 冯力 周鼎富 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期252-259,共8页
脉冲相干激光测风雷达的信号处理通常采用固定长度距离门来划分时域信号,并对每个距离门做频谱计算得到风速度信息。固定距离门的时域信号划分存在中频信号的非整周期截断问题,导致频谱计算时出现频谱泄露而产生误差,使信噪比降低。文... 脉冲相干激光测风雷达的信号处理通常采用固定长度距离门来划分时域信号,并对每个距离门做频谱计算得到风速度信息。固定距离门的时域信号划分存在中频信号的非整周期截断问题,导致频谱计算时出现频谱泄露而产生误差,使信噪比降低。文中提出一种基于整周期搜索的自适应距离门划分方法,距离门长度与中频信号频率自适应,可实现对信号的整周期分割,避免了频谱处理中的频谱泄漏问题,提高频率估计精度。采用加噪信号对两种处理方法进行仿真分析,结果表明:自适应距离门方法可实现距离门长度与中频信号的自适应,在信噪比小于1 dB时,该方法得到的中频估计误差是固定距离门方法的38%~62%。应用自适应距离门方法处理激光测风雷达系统获取的转盘和风场回波信号,与使用固定距离门方法的激光测风雷达测量结果进行对比。结果表明:自适应距离门划分方法对转盘速度测量的均方根误差为0.19 m/s,大气风速度测量的距离分辨率在7~11 m之间变化,均优于固定距离门方法,实现了激光测风雷达的距离分辨率和测量精度的提升。 展开更多
关键词 激光测风雷达 整周期搜索 自适应距离门 信号处理
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