大气海洋高光谱分辨率激光雷达鉴频特性研究

发布时间：2021-09-09 10:49

　　统一分析大气海洋高光谱分辨率激光雷达（HSRL）的鉴频性能,能够为大气海洋的联合探测研究提供帮助。提出了一种基于视场展宽迈克尔逊干涉仪（FWMI）鉴频器的大气海洋HSRL系统和算法,用于反演海水和大气颗粒的180°体积散射系数。该系统的核心在于采用混合-分子双通道接收信号,其中分子通道利用FWMI鉴频器滤除颗粒信号,透过分子信号。研究表明,反演误差会随着颗粒散射比（总180°体积散射系数与分子180°体积散射系数之比）增大而线性增大,而光谱分离比（分子与颗粒透过率之比）的提高能够显著抑制误差的增长趋势。因为海洋的分子散射与颗粒散射在光谱上更加分离,因此FWMI在海洋HSRL上的鉴频能力高于大气HSRL。所提的基于FWMI的HSRL系统能够工作于水体和大气中,对大气海洋激光雷达的性能提升有重要的意义。 

【文章来源】：大气与环境光学学报. 2020,15(01)CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图１大气海洋ＨＳＲＬ结构示意图??Ｆｉｇ．ｌ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ａｎｄ?ｏｃｅａｎｉｃ?ＨＳＲＬ??

（深灰线）集中于中心光谱上，水分子布里渊散射（灰线）相对??中心频率频移了约７？８?ＧＨｚ?＠５３２?ｎｎｉ。水分子瑞利散射和布里渊散射的比值（Ｌａｎｄａｕ－Ｐｌａｃｚｅｋ比）通常小??于２％?因此本文将忽略瑞利散射的贡献以简化计算流程。大气分子散射（浅灰）由ＣＡｂａｎｎｃｓ－Ｂｒｉｌｌｒｎｄｎ??散射主导，是线宽２．６－３?ＧＨｚ的高斯线型。如图１所示，ＨＳＲＬ技术依赖于不同信号组分的光谱差异，在??混合通道接收颗粒和分子的后向散射信号，在分子通道利用ＨＳＲＬ鉴频器，如ＦＷＭＩ鉴频器（图２中的黑??线），滤除颗粒信号，透过分子信号。灰色和浅灰色的阴影表示透过鉴频器的信号强度．??ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ??卿??中??ＨＨ?ＰＤ??ｍｏｌｅｃｕｌａｒ??ｃｈａｎｎｅｌ??＾?＾?ｅｘｐａｎｄｅｒ??图１大气海洋ＨＳＲＬ结构示意图??Ｆｉｇ．ｌ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ａｎｄ?ｏｃｅａｎｉｃ?ＨＳＲＬ??－１０??０?５??Ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／ＧＨｚ??图２大气海洋ＨＳＲＬ分子通道工作原理示意图??Ｆｉｇ．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｃｈａｎｎｅｌ?ｏｆ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ａｎｄ?ｏｃｅａｎｉｃ?ＨＳＲＬ??混合和分子通道信号强度压和分别为??Ｂｃ｛ｚ）?＝?５ｐ（２：）?＋?Ｓｍ｛ｚ）??Ｂｍ（ｚ）?＝?ＴｐＳｐ（ｚ）?＋?ＴｍＳｍ（ｚ）??其中，颗粒和分子回波信号在准单次散射近似下可以分别写为??Ｓｐ（ｚ）?＝?Ｃ（ｚ）＾（ｚ）?ｅｘｐ?［?－?２?ｙ??ｐＺ?５??Ｓｍ（ｚ）?＝?Ｃ（ｚ）０


本文编号：3391958