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激光雷达技术及其应用（一）激光, 雷达, 分辨率, 技术, 能力20世纪60年代初出现了以测距为主要功能的激光雷达，它以高角分辨率、高速度分辨率、高距离分辨率、强抗干扰能力、良好的隐蔽性，以及出色的全天候工作能力在很多领域尤其是军事领域中得到了广泛的应用。
激光雷达技术也称机载激光雷达，它是一种安装在飞机上的机载激光系统，通过量测地面的三维坐标，生成激光雷达数据影像，经过相关软件处理后，可以生成地面的DEM模型、等值线图及DOM 正射影像图。
激光雷达系统通过扫描装置，沿航线采集地面点三维数据；系统可自动调节航带宽度，使其与航摄宽度精确匹配，在不同的实地条件下，平面精度可达0.1m，采样间隔为 2～12m。
激光雷达是集激光技术、光学技术和微弱信号技术于一体而发展起来的一种现代化光学遥感手段，它使用激光作为探测波段，波长较短而且是单色相干光，凶而呈现出极高的分辨本领和抗干扰能力，为其在各方面的应用奠定了重要基础。
激光雷达探测技术不仅可以获得目标地物表面的反射能量的大小，同时还可获取目标反射波谱的幅度、频率和相位等信息，用于测速和识别移动目标，在环境、生态、通信、航天等方面有着广泛的应用。
本文重点介绍激光雷达的技术现状和应用领域。
机载脉冲式激光雷达的发展简史激光雷达的研发早在上个世纪的七十年代就开始了(Jennifer and Jeff 1999)。
最初，是由美国的航天航空总署NASA研究出了一种非常笨重的基于激光测量的设备。
尽管它非常昂贵，也只能测量放在地面上的飞机的精确的高度。
在八十年代后期，随着GPS民用技术的提高，使得GPS对位置定位的精度达到了厘米的量级。
高精度的用于记录激光来回时间的计时器和高精度的惯导测量仪（Inertial Measurement Units，IMU）的相继问世，为激光雷达的商业化打下了基础。
激光雷达工作原理激光雷达的工作原理与雷达非常相近。
由激光器发射出的脉冲激光由空中入射到地面上，打到树木上，道路上，桥梁上，房子上，引起散射。
激光雷达在大气环境监测中的应用随着人类社会的不断发展，大气环境污染问题日益凸显，我们需要通过各种手段进行监测和治理。
而激光雷达便是一种非常重要的手段。
激光雷达可以通过激光束的反射来获取大气环境的各种信息，从而实现对大气环境的快速、准确的监测和评估。
本文将介绍激光雷达在大气环境监测中的应用。
一、激光雷达的基本原理激光雷达利用的是激光束在传播过程中被大气环境中的气体、气溶胶等粒子所散射的原理。
一般来说，激光雷达的发射器会向周围空气发射激光束，激光束会在空气分子、云雾、烟雾、颗粒等大气环境物质中产生多次反射和散射，同时会随着时间的推移和传播距离的增加而逐渐减弱和消失。
激光雷达接收器接收到激光束反射回来的光信号后，便能够根据其强度和时间信息，对大气环境的各种特性进行分析和评估。
二、激光雷达在空气污染监测中的应用1. 大气颗粒物浓度监测激光雷达能够对大气中的颗粒物进行实时检测，而且检测精度高、速度快。
激光雷达可以测量颗粒物的浓度、分布、形态等多个参数，粒径分布范围可以从几纳米到数毫米之间，对于大气污染的监测和评估非常有意义。
例如在城市大气环境污染监测中，可以利用激光雷达对大气重要污染物细颗粒物（PM2.5）的浓度进行实时检测，以判定空气质量是否达到标准和防范污染危害。
2. 大气物理参数监测激光雷达不仅可以检测颗粒物的浓度，其还可以对大气物理参数进行测量。
例如可以通过激光雷达对大气湍流、温度、湿度、风速、风向等参数进行探测，而且精度更高、时间分辨率更短，成为大气物理参数监测的重要手段。
3. 污染源监测利用激光雷达技术，我们可以对城市和大型工业区等区域的大气污染源进行监测。
例如对污染物排放口、烟囱等处进行扫描，利用反射激光辐射被污染物的信息，可以获得直观的污染来源地点和浓度分布信息，从而更好地掌握污染源信息，为治理提供科学依据。
三、激光雷达在应急污染事件监测中的应用中国地大物博，各种应急事件发生的几率不断升高。
激光雷达工作原理与气象探测王 保 成(江苏徐州空军后勤学院 徐州 221000)张 卫 华(民航徐州导航站 江苏 221000) 激光是20世纪60年代出现的最重大科学技术成就之一。
它的出现深化了人们对光的认识,扩大了光为人类服务的天地。
激光技术从它的问世到现在,虽然时间不长,但是由于它有着几个极有价值的特点:高亮度性、高方向性、高单色性和高相干性,因而无论在国防军事、工农业生产、医学卫生和科学研究等方面都有广泛的应用。
激光雷达是将激光技术、高速信息处理技术和计算机技术等尖端技术相结合的产物。
一、激光雷达的工作原理激光雷达主要由发射、接收、测量控制和电源4部分组成。
其工作原理是,激光雷达先向目标方向发射激光探测信号,光标碰到信号后被反射回来形成回波。
由于回波经历的时间等参数恰好反映了接近目标的情况和运动状态的变化,所以通过测量回波信号的到达时间、频率变化和波束所指方向等,就可以确定目标的距离、方位和速度等。
二、激光雷达在气象探测方面的应用由于激光雷达具有识别能力强、测量精度高、抗干扰性能好、盲区小、反应快等优点,因而被广泛用于探测湿、温、风、压等基本参数,并实现了对那些威胁飞行安全的能见度、低云等疑难参数的遥测,所以在气象探测领域有着广泛的应用。
1.在测云方面的应用测云是激光最早的应用之一。
用激光可以探测云底高、云厚和云的层次,这对天气分析和航空飞行均有实际意义。
激光测云的优点是测量精度不随高度而变,精度一般可控制在10米以内。
法集中,情绪上恐惧不安,还会引起头痛、恶心、晕眩;严重时使人神经错乱,癫狂不止,休克昏厥,丧失思维能力。
当次声波频率和人体内脏器官的固有频率(4Hz —18Hz )相当时,将会使人的五脏六腑产生强烈共振,轻者肌肉痉挛、全身颤抖、呼吸困难;重者血管破裂、内脏损伤,基层迅速死亡。
1968年的一天傍晚,一些正在田间操作和使用晚餐的法国农民突然失去知觉;几十秒以后就死亡了。
究其原因是16千米外马赛附近的法国国防部次声试验所正在进行次声武器试验,由于不慎将次声波泄漏了出去。
大气探测激光雷达技术研究分析摘要：激光雷达被用来测距，接着逐渐被用于制导及跟踪。
随着气候环境问题日益突出，大气探测激光雷达问世，其具有时空分辨率高、探测精度高的特点，为测量大气中气溶胶、气体组分、温度和风速等参数提供了可靠的技术支持。
基于此，以下对大气探测激光雷达技术发展进行了探讨。
关键词：大气探测；激光雷达技术；发展综述1引言地球大气层是人类生存和发展的基本环境条件。
地球大气层从低到高分为对流层、平流层、中层、热层和逃逸层。
与人类日常生活密切相关的天气现象主要发生在对流层，航空航天技术的迅速发展已将人类活动范围不断扩大到对流层上方的上层大气圈，导航和其他高科技技术也使得高层大气在技术领域的作用越来越重要。
例如，由于太阳紫外线辐射变化、太阳风能离子和低大气波动的干扰，上层大气的密度不断变化。
高层大气对低轨道飞船有牵引作用，大气密度的变化直接影响飞船的轨道高度和使用寿命。
随着空间科学、大气科学和计算机科学的发展，对高层大气的感知和理解也不断加深。
相关研究结果表明，高层大气在大气耦合和全球气候变化等重要问题中发挥着重要作用。
研究发现[1]，中上层大气和热层的温度随着温室气体的排放而降低，而中上层大气的温度可以作为监测全球温度变化的指标。
执行高层大气探测的需求变得更加迫切。
然而，与高层大气相比，上层大气的探测更困难，探测手段更少，使得探测数据相对稀缺。
大气探测激光雷达利用激光与大气的相互作用，通过遥感技术主动测量大气参数，在大气科学研究、环境监测、天气预报等领域发挥着越来越重要的作用。
与无线电和微波等电磁波相比，激光光子的波长更短，单个光子的能量更高，这使得激光与大气中的原子和分子之间的相互作用机制更加频繁，探测效率也更高。
大气密度随高度呈指数下降，对流层上方的上层大气密度远低于下层大气。
激光雷达探测高层大气通常需要更强的激光发射、更大散射截面的探测机制、更大等效孔径的光学接收望远镜、更强背景抑制能力的滤光器和更高动态范围的光电探测器。
