雷达方程和散射系数

激光雷达方程推导1. 引言激光雷达（Lidar）是一种通过测量激光脉冲的传播时间和反射强度来获取目标物体位置和形状信息的主动光学遥感技术。

在自动驾驶、环境感知、地质勘探等领域有着广泛的应用。

激光雷达方程是描述激光雷达测距原理的数学模型，本文将对激光雷达方程进行推导。

2. 激光雷达工作原理激光雷达发射器发出一个短脉冲的激光束，该束经过大气层并与目标物体相互作用后被接收器接收。

通过测量激光脉冲从发射到接收所需的时间以及反射回来时的强度，可以确定目标物体与激光雷达之间的距离和位置。

3. 推导过程为了推导激光雷达方程，我们需要考虑以下几个因素：•激光束在空气中传播时会发生衰减；•目标物体会反射一部分入射到其表面的激光束；•接收器只能接收到反射激光束的一部分。

3.1 衰减因素激光束在空气中传播时会发生衰减，主要有两个原因：吸收和散射。

我们可以用以下公式表示激光束的衰减：I=I0e−αd其中，I是接收到的激光强度，I0是初始激光强度，α是吸收系数，d是激光传播距离。

3.2 反射因素目标物体会反射一部分入射到其表面的激光束。

我们可以用以下公式表示反射激光强度：I r=ρI其中，I r是反射激光强度，ρ是反射系数。

3.3 接收因素接收器只能接收到反射激光束的一部分。

我们可以用以下公式表示接收到的激光强度：I recv=A⋅I r其中，A是接收器探测效率。

3.4 测距原理根据测距原理，我们可以得到以下公式：d=c⋅t 2其中，d是目标物体与激光雷达之间的距离，c是光速，t是激光脉冲从发射到接收所需的时间。

3.5 激光雷达方程推导将上述公式整合起来，我们可以得到激光雷达方程：I recv=A⋅ρI0e−αd将测距公式代入上式中，可以得到：I recv=A⋅ρI0e−αct 24. 总结本文对激光雷达方程进行了推导。

通过考虑衰减因素、反射因素和接收因素，并结合测距原理，我们得到了描述激光雷达测距原理的数学模型。

这个模型可以帮助我们理解激光雷达的工作原理，并为相关应用提供基础支持。

机动车颗粒物的激光雷达监测张春光;张玉钧;韩道文;刘文清;陈臻懿【摘要】为了用激光雷达遥测机动车排放颗粒物的浓度分布,从理论上分析了颗粒物后向散射系数和质量浓度之间的关系;利用激光雷达测量的后向散射系数以及黑碳仪测量的黑碳气溶胶质量浓度数据,采用最小二乘法对颗粒物后向散射系数与浓度以及后向散射系数与车流量之间进行了相关性分析.结果表明,激光雷达测量的后向散射系数能够很好地反演机动车颗粒物质量浓度,它们之间存在正比关系.激光雷达探测的气溶胶颗粒物浓度和车流量具有很好的一致性,可以用来研究机动车排放颗粒物的水平分布和扩散特性;这对于机动车的管理以及大气污染控制具有重要意义.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2009(033)002【总页数】4页(P130-133)【关键词】激光技术;激光雷达;最小二乘法;后向散射系数;气溶胶质量浓度;车流量【作者】张春光;张玉钧;韩道文;刘文清;陈臻懿【作者单位】中国科学院,安徽光学精密机械研究所,环境光学与技术重点实验室,合肥,230031;中国科学院,安徽光学精密机械研究所,环境光学与技术重点实验室,合肥,230031;中国科学院,安徽光学精密机械研究所,环境光学与技术重点实验室,合肥,230031;中国科学院,安徽光学精密机械研究所,环境光学与技术重点实验室,合肥,230031;中国科学院,安徽光学精密机械研究所,环境光学与技术重点实验室,合肥,230031【正文语种】中文【中图分类】X831引言大气气溶胶是指液体或固体微粒均匀散布在气体中形成的相对稳定的悬浮体系，其粒径范围一般为0.001μm～100μm。

大气气溶胶是观测城市对流层空气质量的天然载体[1]，是衡量大气环境质量的一个重要指标。

悬浮在大气中的气溶胶粒子还会直接影响到地-气系统的能量收支[2],进而影响气候变化,而且会污染人类的生存环境,进而直接危害人体健康。

因此，探测城市大气中污染源的时间、空间分布特征[3-4]，以及风速风向、温度、湿度和湍流场的规律，更深入地了解气溶胶的扩散、沉降、稀释等大气物理、化学过程具有重要的意义。

微波遥感一、微波遥感概述1、微波微波是指波长1mm——1m（即频率300MHz——300GHz）的电磁波，包括毫米波、厘米波、分米波，它比可见光-红外（0.38——15μm）波长要大的多。

最长的微波波长可以是最短的光学波长的250万倍。

常用的微波波长范围为0. 8～30厘米。

其中又细分为K、Ku、X、G、C、S、Ls、L等波段。

微波遥感用的是无线电技术。

微波遥感：是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用某种传感器接受地理各种地物发射或者反射的微波信号，藉以识别、分析地物，提取地物所需的信息。

微波遥感系统有主动和被动之分。

所谓主动微波遥感系统，指遥感器自身发射能源。

“雷达”是一种主动微波遥感仪器。

雷达是用无线电波探测物体并测定物体距离的，这一过程中需要它主动发射某一频率的微波信号，再接收这些信号与地面相互作用后的回波反射信号，并对这两种信号的探测频率和极化位移等进行比较，生成地表的数字图像或者模拟图像。

微波辐射计是一种被动微波遥感仪器，记录的是在自然状况下，地面发射、反射的微弱的微波能量。

2、微波遥感的历史微波遥感的发展可以追溯到20世纪50年代早期，由于军事侦察的需求，美国军方发展了侧视机载雷达。

之后，侧视机载雷达SLAR 逐步用于非军事领域，成为获取自然资源与环境数据的有力工具。

1978年美国发射的Seasat海洋卫星以及随后发射的航天飞机成像雷达计划、苏联发射的Cosmos1870，标志着航天雷达遥感的开始。

20世纪90年代以来各国相继发射了一系列的星载雷达，单波段单极化雷达遥感得到了很大的发展。

进入21世纪以来另有一系列先进的雷达遥感计划得以实施，使得多波段多极化雷达遥感得到了很大的发展。

这一系列计划的实施大大地推动了极化雷达和干涉雷达等新型雷达的发展，使卫星雷达遥感进入了一个新时代。

我国的微波遥感事业起步于上世纪70年代。

在国家历次科技攻关中，遥感技术都作为重要项目列入。

经过若干阶段的发展，近年来已取得了技术、理论及应用研究的全面发展。

第一章 绪论（重点）1、雷达的基本概念雷达概念(Radar)，雷达的任务是什么，从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息雷达概念：Radio Detection and Ranging 的缩写。

无线电探测和测距，无线电定位。

雷达的任务：雷达检测，目标定位，目标跟踪，目标成像，目标识别。

从雷达回波中可以提取目标的有用信息,获取方式： 目标信息 雷达提取 空间位置 距离 R=Ct/2 回波延时 方位 天线扫描 仰角速度 多普勒频移尺寸和形状 回波延时、多普勒频移2、目标距离的测量测量原理、距离测量分辨率、最大不模糊距离测量原理:通过接收信号的时间延迟进行测距 R=Ct/2 (t:滞后时间) 距离测量分辨率最大不模糊距离3、目标角度的测量角度分辨率角度分辨率：位于同一距离上的两个目标在方位角平面或仰角平面上可被区分的最小角度4、雷达的基本组成哪几个主要部分，各部分的功能是什么同步设备(Synchronizer)：雷达整机工作的频率和时间标准。

发射机(Transmitter)：产生大功率射频脉冲。

收发转换开关(Duplexer): 收发共用一副天线必需，完成天线与发射机和接收机连通之间的切换。

天线(Antenna)：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。

接收机(Receiver)：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。

显示器(Scope)：显示目标回波，指示目标位置。

天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。

电源第二章 雷达发射机1、雷达发射机的任务雷达发射机的任务：为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去。

2、雷达发射机的主要质量指标雷达发射机的主要质量指标：工作频率或波段，输出功率，总效率，信号形式，信号稳定度3、雷达发射机的分类雷达发射机的分类：1、按调制方式： ①连续波发射机 ②脉冲发射机2、按工作波段：①短波②米波③分米波④厘米波⑤毫米波3、按产生信号方式 ：①单级振荡式 ②主振放大式4、按功率放大使用器件： ①真空管发射机 ②固态发射机4、单级振荡式和主振放大式发射机组成， 以及各自的优缺点。