地基激光雷达网数据质量控制方法的研究
发布时间：2021-02-25 18:41
近年来,全国雾霾和臭氧污染增加,激光雷达技术也已经广泛的应用于对气溶胶和臭氧的监测。然而,对于气候预测、大气模式的检验以及区域传输的过程分析,仅有局地的气溶胶及臭氧信息往往是不够的。因此,在国内一些新的地基激光雷达网已应用到对颗粒物及臭氧在区域传输问题上的研究。然而,由于这些新的激光雷达观测网的应用时间短,目前暂时没有形成可供参考的行业标准。而且每个制造商的设计理念、结构规格等都不统一,同一厂家在设备的装调过程中也存在些微的不同,从而导致整体的数据质量不齐。同时又由于激光雷达系统本身的复杂性,影响激光雷达数据质量的因素也就多种多样,而对造成数据错误的各种故障源,目前还没有建立统一、有效的数据质量控制体系来对激光雷达数据进行质量控制,而数据质量的好坏直接影响着雷达数据在各种业务应用中的有效率及准确率。与此同时,受工作环境、配件质量等因素的影响,硬件故障也是难以避免的。当雷达出现硬件故障时,会直接导致回波形态、回波强度的异常,严重的甚至会造成设备的停机。这种情况的出现,对数据质量的影响也非常的大,而数据质量控制是对激光雷达业务进行推广及深入研究的根本保障。因此,为了整体上提高激光雷达数据的...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２差分吸收激光雷达系统结构图??激光器发射出特定波长的激光，该激光通过泵浦拉曼管
?第二章激光雷达数据质量影响因素???第二章激光雷达数据质置影响因素??在对激光雷达观测数据进行各种业务运用之前，有必要首先检查所获取的激??光雷达的数据质量，并纠正或删除错误的观测数据。而对数据进行质量控制的过??程也就是对错误数据进行纠正或删除的过程。??由于激光雷达结构的复杂性，从而导致了影响激光雷达数据质量的因素也就??多种多样，主要包括光机结构、电子学干扰、反演方法的不确定性等。当激光雷??达的硬件部分出现问题时，如光源老化，光学原件积灰、老化、损伤，光路失调，??也会对激光雷达的数据质量造成不同程度的影响。激光雷达的数据质量也极易受??外界环境的影响，如：雨雪天气、多层厚云以及重污染天气。这些不同类型的影??响因素，都会对激光雷达的数据质量造成影响，最终都会导致回波信号的信噪比??变差。下图２．?１为影响激光雷达数据质量的要素：??激光雷达数据庙屋影响要累??Ｉ￣￣＇?Ｉ?ｉ?Ｉ?￣￣￣１??光ＡＵＳ构?电子学横块硬件?外界环境?教据反ｉＳ??几晒子?±ａ?请多酿条ｆｆｇａｇｇ??，ｗ区?下超?■法避在?徹物理持性灭漘楚??１?ｇａｇ?Ｍ＇ｉｌＴ．ｌ＇ｌｌＥ?匮兒?？少闻步?Ｂｐｐｍ２．５Ｒ?线??ＢｊｇｉＨ?马强?丨―吟喝輕巧臃赛??＿光芋效军?＊３天气倍强??数薄比?４场Ｔ＾ｒｓｆ＾强?结合水汽ａ达??最大簡距离?结会数僵＊式??过渡区?更换设Ｓ５２调节??保证时司分辨军前提下??图２．１激光雷达数据质量影响要素??２．１光机结构的影响??下图２．２为激光雷达接收到的后向散射回波信号特征曲线图：??－２０－??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]CINRAD/SA雷达天线动态故障的诊断方法及个例分析[J]. 胡学英,吴少峰,刘霞. 气象水文海洋仪器. 2018(02)
[2]激光雷达探测气溶胶光学特性的不确定性因素研究[J]. 项衍,刘建国,张天舒,吕立慧,付毅宾. 激光与光电子学进展. 2018(09)
[3]CINRAD/SA天气雷达伺服系统工作原理与典型故障及处理方法[J]. 聂成,蔡宏,李力. 气象水文海洋仪器. 2018(01)
[4]汕头CINRAD/SA雷达故障分布规律与常见故障分析[J]. 黄裔诚,陈欢欢,黄殷,刘家冠. 广东气象. 2017(05)
[5]合肥上空中层大气密度和温度的激光雷达探测[J]. 邓潘,张天舒,陈卫,刘洋. 红外与激光工程. 2017(07)
[6]我国激光雷达技术专利信息分析[J]. 吕义超,奚建坡,陆云. 科技创新导报. 2017(20)
[7]米-拉曼散射激光雷达反演对流层气溶胶消光系数廓线[J]. 沈吉,曹念文. 中国激光. 2017(06)
[8]大气PM2.5的污染特征及防控治理分析[J]. 王潇. 化工管理. 2017(03)
[9]京津冀区域臭氧污染趋势及时空分布特征[J]. 程麟钧,王帅,宫正宇,杨琦,王业耀. 中国环境监测. 2017(01)
[10]Ka波段毫米波云雷达数据质量控制方法[J]. 郑佳锋,刘黎平,曾正茂,谢晓林,武静雅,冯凯. 红外与毫米波学报. 2016(06)
博士论文
[1]激光雷达区域组网数据的三维同化与综合分析方法研究[D]. 项衍.中国科学技术大学 2018
[2]基于车载激光雷达的大气颗粒物走航探测技术研究及应用[D]. 吕立慧.中国科学技术大学 2018
[3]天气雷达观测资料质量控制方法研究及其应用[D]. 江源.南京信息工程大学 2013
硕士论文
[1]Nd：LuVO4晶体物性和激光特性研究[D]. 李静.山东大学 2014
[2]气溶胶消光系数空间分布及斜程能见度的激光雷达探测[D]. 陈敏.苏州大学 2006
[3]设备故障特征量提取及其隶属函数建立关键技术研究[D]. 孙超.郑州大学 2004
本文编号：3051405
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２差分吸收激光雷达系统结构图??激光器发射出特定波长的激光，该激光通过泵浦拉曼管
?第二章激光雷达数据质量影响因素???第二章激光雷达数据质置影响因素??在对激光雷达观测数据进行各种业务运用之前，有必要首先检查所获取的激??光雷达的数据质量，并纠正或删除错误的观测数据。而对数据进行质量控制的过??程也就是对错误数据进行纠正或删除的过程。??由于激光雷达结构的复杂性，从而导致了影响激光雷达数据质量的因素也就??多种多样，主要包括光机结构、电子学干扰、反演方法的不确定性等。当激光雷??达的硬件部分出现问题时，如光源老化，光学原件积灰、老化、损伤，光路失调，??也会对激光雷达的数据质量造成不同程度的影响。激光雷达的数据质量也极易受??外界环境的影响，如：雨雪天气、多层厚云以及重污染天气。这些不同类型的影??响因素，都会对激光雷达的数据质量造成影响，最终都会导致回波信号的信噪比??变差。下图２．?１为影响激光雷达数据质量的要素：??激光雷达数据庙屋影响要累??Ｉ￣￣＇?Ｉ?ｉ?Ｉ?￣￣￣１??光ＡＵＳ构?电子学横块硬件?外界环境?教据反ｉＳ??几晒子?±ａ?请多酿条ｆｆｇａｇｇ??，ｗ区?下超?■法避在?徹物理持性灭漘楚??１?ｇａｇ?Ｍ＇ｉｌＴ．ｌ＇ｌｌＥ?匮兒?？少闻步?Ｂｐｐｍ２．５Ｒ?线??ＢｊｇｉＨ?马强?丨―吟喝輕巧臃赛??＿光芋效军?＊３天气倍强??数薄比?４场Ｔ＾ｒｓｆ＾强?结合水汽ａ达??最大簡距离?结会数僵＊式??过渡区?更换设Ｓ５２调节??保证时司分辨军前提下??图２．１激光雷达数据质量影响要素??２．１光机结构的影响??下图２．２为激光雷达接收到的后向散射回波信号特征曲线图：??－２０－??
?第二章激光雷达数据质量影响因素???２００??ｙ杂散光??１５０?－??卜：??０?２００?４００?６００?８００?１０００?１２００?１４００?１６００?１８００?２０００??????Ｈｅｉｇｈｔ（ｍ）??盲过渡区??图２．２激光雷达回波信号??对于光机结构来讲，有效探测距离的最低高度受到收发系统的设计结构所影??响。换句话说，可以通过改变系统的几何重叠因子曲线来保证信噪比，尽可能的??减少过渡区域和盲区，以便接收到更多的有效信号。??（１）影响几何重叠因子的参数??激光雷达的几何重叠曲线主要受到接收视场角ｅｆ以及激光发射光轴和接收??望远镜光轴之间的距离ｄ。的影响。下图２．?３、２．?４分别表示的是不同视场角＼及??不同光发射光轴和不同的接收望远镜光轴之间的距离ｄ。对几何重叠因子的影??响：??１．０?－?．＿，???．［；；；［ｊ??占?０－６?｜??ｄｒ?＝?Ｏ．＾ｍｒ＾ｊｄ??０ｈ?（?／??ｄｒ?＝?１■各?ｍｒ＆ｄ??运?０＿４＿?Ｊ?／??Ｏｒ?＝?２．＾ｍｘ－＆ｄ??、：１／??０?２０００?４０００?６０００?８０００??ＨｅｌｇｈｉＯｖＯ??图２．３不同接收视场角ｌ对激光雷达几何重叠因子的影响??－２１－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]CINRAD/SA雷达天线动态故障的诊断方法及个例分析[J]. 胡学英,吴少峰,刘霞. 气象水文海洋仪器. 2018(02)
[2]激光雷达探测气溶胶光学特性的不确定性因素研究[J]. 项衍,刘建国,张天舒,吕立慧,付毅宾. 激光与光电子学进展. 2018(09)
[3]CINRAD/SA天气雷达伺服系统工作原理与典型故障及处理方法[J]. 聂成,蔡宏,李力. 气象水文海洋仪器. 2018(01)
[4]汕头CINRAD/SA雷达故障分布规律与常见故障分析[J]. 黄裔诚,陈欢欢,黄殷,刘家冠. 广东气象. 2017(05)
[5]合肥上空中层大气密度和温度的激光雷达探测[J]. 邓潘,张天舒,陈卫,刘洋. 红外与激光工程. 2017(07)
[6]我国激光雷达技术专利信息分析[J]. 吕义超,奚建坡,陆云. 科技创新导报. 2017(20)
[7]米-拉曼散射激光雷达反演对流层气溶胶消光系数廓线[J]. 沈吉,曹念文. 中国激光. 2017(06)
[8]大气PM2.5的污染特征及防控治理分析[J]. 王潇. 化工管理. 2017(03)
[9]京津冀区域臭氧污染趋势及时空分布特征[J]. 程麟钧,王帅,宫正宇,杨琦,王业耀. 中国环境监测. 2017(01)
[10]Ka波段毫米波云雷达数据质量控制方法[J]. 郑佳锋,刘黎平,曾正茂,谢晓林,武静雅,冯凯. 红外与毫米波学报. 2016(06)
博士论文
[1]激光雷达区域组网数据的三维同化与综合分析方法研究[D]. 项衍.中国科学技术大学 2018
[2]基于车载激光雷达的大气颗粒物走航探测技术研究及应用[D]. 吕立慧.中国科学技术大学 2018
[3]天气雷达观测资料质量控制方法研究及其应用[D]. 江源.南京信息工程大学 2013
硕士论文
[1]Nd：LuVO4晶体物性和激光特性研究[D]. 李静.山东大学 2014
[2]气溶胶消光系数空间分布及斜程能见度的激光雷达探测[D]. 陈敏.苏州大学 2006
[3]设备故障特征量提取及其隶属函数建立关键技术研究[D]. 孙超.郑州大学 2004
本文编号：3051405
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