后向散射式激光雷达能见度探测研究-激光与红外
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三维激光雷达系统分类大全在测绘界,移动三维激光雷达系统(Mobile LiDAR System)正在测绘界的宠儿,其高效的数据采集模式,高密度高精度的点云信息,使其在新型基础测绘建设中大放异彩。
激光雷达是集激光、全球定位系统(GPS)、和IMU(惯性测量装置)三种技术于一身的系统,相比普通雷达,激光雷达具有分辨率高,隐蔽性好、抗干扰能力更强等优势。
随着科技的不断发展,激光雷达的应用越来越广泛,在机器人、无人驾驶、无人车等领域都能看到它的身影,有需求必然会有市场,随着激光雷达需求的不断增大,激光雷达的种类也变得琳琅满目,按照使用功能、探测方式、载荷平台等激光雷达可分为不同的类型。
一、激光雷达按功能分类(一)激光测距雷达激光测距雷达是通过对被测物体发射激光光束,并接收该激光光束的反射波,记录该时间差,来确定被测物体与测试点的距离。
传统上,激光雷达可用于工业的安全检测领域,如科幻片中看到的激光墙,当有人闯入时,系统会立马做出反应,发出预警。
另外,激光测距雷达在空间测绘领域也有广泛应用。
但随着人工智能行业的兴起,激光测距雷达已成为机器人体内不可或缺的核心部件,配合SLAM技术使用,可帮助机器人进行实时定位导航,,实现自主行走。
思岚科技研制的rplidar系列配合slamware模块使用是目前服务机器人自主定位导航的典型代表,其在25米测距半径内,可完成每秒上万次的激光测距,并实现毫米级别的解析度。
(二)激光测速雷达激光测速雷达是对物体移动速度的测量,通过对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距,从而得到该被测物体的移动速度。
激光雷达测速的方法主要有两大类,一类是基于激光雷达测距原理实现,即以一定时间间隔连续测量目标距离,用两次目标距离的差值除以时间间隔就可得知目标的速度值,速度的方向根据距离差值的正负就可以确定。
这种方法系统结构简单,测量精度有限,只能用于反射激光较强的硬目标。
另一类测速方法是利用多普勒频移。
(作者单位:辽宁省沈阳生态环境监测中心)激光雷达在气象和大气环境监测中的应用◎刘洋李建熹激光雷达诞生于上世纪末,到目前为止已经经历了40多年的发展,虽然时间较短,不过成绩显著。
激光雷达体积不大,具有极强的抗干扰性,同时波的长短和方向性均可以达到理想的要求;而且,激光雷达具有极强的空间分辨率,现在已经在诸多行业当中得到了普及使用,特别是在气象监测工作当中,采用激光雷达后,明显提升了气象预测的精准性。
所以相关工作人员要对激光雷达进行合理的应用。
一、激光雷达概述在激光雷达中,主要是把激光器当做辐射源,光电探测器作为接收器,以天线作为光学望远镜;其是利用发射激光的方式来测量回拨距离,然后进行定位,通过位置、速度和物体反射特点来进行辨识。
整个过程,能够顺利的进行发射扫描和信号接受,现在在诸多行业当中已经得到了普及应用。
激光雷达能在完成激光发射后,在各个时间当中对回波信号进行接收,同时在接收信号的过程中,能够以激光的脉冲延时和光速度,运算大气回拨到雷达探测间的距离。
通常在激光雷达当中,激光器、发射器、接收天线等是其重要的构成部分。
激光雷达根据激光器工作的特点,可分成气体、半导体以及固体激光雷达。
其中气体激光雷达以C02激光雷达为主,其主要在红外波段工作,能够进行远距离探测,对于环境监测具有很好的效果。
半导体激光雷达在使用上无需较多的成本,尺寸也不大,能够精准的测量云底高度。
而固体激光雷达在对云、雾、大气气溶胶、温度廓线等方面的探测上得到了普遍的使用,除此之外还能够用来检验大气里所存在的有害气体。
二、激光雷达在大气环境监测中的应用(一)气溶胶和云的监测在固体、气体微粒均匀分布到大气层里后,会产生叫做气溶胶的悬浮体系。
虽然在大气里,气溶胶含量较少,不过会使大气发生变化。
气溶胶会遭到太阳辐射的吸取,这样一来就会使气候产生变化,出现这种情况和气溶胶化学成分、形态有着直接的关系。
此外,气溶胶会转化成云的凝固核,进而影响云的寿命,最终使气候发生变化。
第36卷,增刊红外与激光工程2007年6月V bl.37Suppl em em I n触r cd蛐d Las er Engi n∞r i ng Ju n.2007多次散射的激光雷达消光系数反演方法研究李颖颖,孙东松,沈法华,周小林,董晶晶(中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽合肥230031)摘要:给出了在考虑多次散射时大气消光系数、后向散射系数的激光雷达反演方法。
用半解析M ont e—carl o方法对大气多次散射激光雷达回波信号进行了模拟计算。
讨论了激光雷达接收视场角(F O V)以及光学厚度对多次散射回波信号的影响。
米散射激光雷达测量数据反演的结果表明,在反演含有云、雾等大气消光系数廓线分布时,需要考虑大气粒子的多次散射效应的影响。
关键词:激光雷达;云;多次散射;M ont e ca no模拟;消光系数中图分类号:TN958文献标识码:A文章编号:1007—2276(2007)增(激光)一0176.04St udy of m ul t i pl e scat t er i ng i nnuence on l i dar ext i nct i on coem ci enti nver s i on m e t hodU Y i ng—yi ng,SU N D ong—song,S瑚三N Fa-hua,ZH O U)(i ao—l i n,D O N G J i ng-j i ng(A n嘶hl s吐nl t cof opt i cs and Fi∞M∞h觚i cs,C I l i∞∞A∞dc m y of Sci锄∞s,H ef ei230031,C hi】阻)A bs t I act:T he l i da r i nv er s i on of ann os phe r e ext i nct i on and backsca仕锄g pm f i l es i s des cdbcd.L i darm ul卸l e scat te曲g r et um s舶m ci r m s cl o uds a r e si m ul a湖by s em i aIl al yt i c M ont e—C砌o m em od.皿ei nfl uen ce of m e r ecei V er FoV觚d n砌i um opt i ca l d印t l l on m ul卸l e s cat t eri ng is di sc us sed.1'l l e l i d arm e嬲ur em ent s a r e dea l t w i血.T h e r e sul t s show m at t I le pr es ence of m e m ul t i pl e s cat t eri ng caI l l ead t o an under es t i m at i on of山忙ex缸ct ioI i co哪i ci ent s and w hen det e ct i ng cl ouds aI l d f og s tl li s i nnu ence s hou l d be cons i der e d.K e y w or I I s:L i dar;C l oud:M ul卸1e scat t c血g;M ont e C al l o s洫ulati锄;Ex缅c曲n coe m ci e ntO引言激光雷达已成为测量大气气溶胶和云雾粒子的非常重要的技术手段,在大气辐射、光传播等领域得到广泛应用…。
激光后向散射法激光后向散射法是一种常用的实验方法,用于研究物质的结构与性质。
本文将介绍激光后向散射法的原理、仪器设备以及应用领域。
一、原理激光后向散射法是指将激光束照射到样品上,然后检测样品散射出的光信号,通过对光信号的分析,可以获取样品的结构信息。
这种方法主要基于光与物质相互作用的原理,通过测量散射光的强度、角度和波长等参数,可以得到样品的散射截面、粒径分布以及物质的结构特征等。
二、仪器设备激光后向散射实验通常需要以下仪器设备:1. 激光器:用于产生高强度、单色、单向的激光束,常见的有氩离子激光器、固体激光器等;2. 散射仪:用于测量样品散射出的光信号,通常包括光学系统、检测器、数据采集系统等;3. 样品室:用于放置样品的容器,通常需要具备真空、高温或低温等特殊环境条件;4. 控制系统:用于控制激光器、散射仪等仪器设备的工作状态。
三、应用领域激光后向散射法在物质科学和生物医学领域有着广泛的应用。
以下列举几个常见的应用领域:1. 纳米材料研究:激光后向散射法可以用于研究纳米颗粒的大小、形状、分布以及表面性质等,对于纳米材料的合成和应用具有重要意义;2. 高分子材料研究:激光后向散射法可以用于研究高分子材料的分子量、分子量分布、聚集态等,对于高分子材料的合成和性能改进具有指导作用;3. 生物大分子研究:激光后向散射法可以用于研究生物大分子的构象、折叠状态、相互作用等,对于生物大分子的功能和结构解析有着重要意义;4. 液晶材料研究:激光后向散射法可以用于研究液晶材料的相变行为、宏观有序性等,对于液晶材料的设计和应用具有重要意义。
四、总结激光后向散射法作为一种非常重要的实验方法,广泛应用于材料科学、物理学、化学和生物医学等领域。
通过对散射光的分析,可以获取样品的结构信息,为研究物质的性质和应用提供了有效手段。
随着科学技术的不断发展,激光后向散射法在实验方法和仪器设备上也在不断创新和改进,为科学研究提供了更多的可能性。