留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

含有突变信号的激光雷达能见度反演

冯帅 蒋立辉 熊兴隆 马愈昭

冯帅, 蒋立辉, 熊兴隆, 马愈昭. 含有突变信号的激光雷达能见度反演[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3): 330001-0330001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0330001
引用本文: 冯帅, 蒋立辉, 熊兴隆, 马愈昭. 含有突变信号的激光雷达能见度反演[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3): 330001-0330001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0330001
Feng Shuai, Jiang Lihui, Xiong Xinglong, Ma Yuzhao. Lidar visibility inversion with breakpoint signal[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3): 330001-0330001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0330001
Citation: Feng Shuai, Jiang Lihui, Xiong Xinglong, Ma Yuzhao. Lidar visibility inversion with breakpoint signal[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3): 330001-0330001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0330001

含有突变信号的激光雷达能见度反演

doi: 10.3788/IRLA201746.0330001
基金项目: 

国家自然科学基金(U1433202,U1533113);中央高校基本科研基金(3122016D007)

详细信息
    作者简介:

    冯帅(1983-),男,讲师,硕士,主要从事光电探测方面的研究。Email:fengshuai2004@126.com

    通讯作者: 蒋立辉(1964-),男,教授,博士后,主要从事激光雷达探测、图像处理及光电子技术等方面的研究。Email:jlhhit@163.com
  • 中图分类号: TN958.98

Lidar visibility inversion with breakpoint signal

  • 摘要: 激光雷达进行大气能见度探测时,当探测路径上存在云、雾、烟尘或硬目标时,大气消光系数会在局部发生显著变化,表现为激光雷达回波信号在原有衰减趋势上出现突变。受此影响,直接使用现有算法将导致能见度反演精度低或错误反演。为此提出一种将突变点定位、消光系数边界值确定、消光系数迭代反演相结合的能见度反演算法。首先查找、定位突变信号所在位置;然后剔除突变点,利用斜率法得到消光系数边界值;最后基于Fernald法,以迭代方式反演大气消光系数及能见度。对两种典型大气消光模式的仿真实验表明,该算法提高了能见度反演精度,能够获得更为准确的全局能见度。利用自行研制的激光雷达能见度仪实测回波数据也验证了该算法的有效性。
  • [1] China Meteorological Administration. Ground Weather Observation Criterion[M]. Beijing:China Meteorological Press, 2003. (in Chinese)中国气象局. 地面气象观测规范[M]. 北京:气象出版社, 2003.
    [2] Wang Xiucheng, Qi Linlin, An Jie, et al. Climatological characteristics of hazardous aviation weather in China offshore[J]. Meteorological Science and Technolgy, 2015, 43(3):474-481. (in Chinese)王秀成, 齐琳琳, 安洁, 等. 中国近海航空危险天气的气候特征[J]. 气象科技, 2015, 43(3):474-481.
    [3] Lv Weiyu, Yuan Ke'e, Wei Xu, et al. A mobile lidar system for aerosol and water vapor detection in troposphere with mobile lida[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3):200-206. (in Chinese)吕炜煜, 苑克娥, 魏旭, 等. 对流层气溶胶和水汽的车载激光雷达系统的探测[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(3):200-206.
    [4] Xiong Xinglong, Jiang Lihui, Feng Shuai. Return signals processing method of Mie scattering lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(1):89-95. (in Chinese)熊兴隆, 蒋立辉, 冯帅. Mie散射激光雷达回波信号处理方法[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(1):89-95.
    [5] Collis R T H, Russell P B. Lidar Measurement of Particles and Gases by Elastic Backscattering and Differential Absorption in Laser Monitoring of the Atmosphere[M]. Berlin, Heidelberg:Springer-Verlag, 1976, 14:71-151.
    [6] Klett J D. Stable analytical inversion solution for processing lidar returns[J]. Appl Opt, 1981, 20(2):211-220.
    [7] Lv Lihui, Liu Wenqing, Zhang Tianshu, et al. Two data inversion algorithm of aerosol horizontal distribution detected by MPL and error analysis[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2015, 35(7):1774-1778. (in Chinese)吕立慧, 刘文清, 张天舒, 等. 微脉冲激光雷达水平探测气溶胶两种反演算法对比与误差分析[J]. 光谱学与光谱分析, 2015, 35(7):1774-1778.
    [8] Han Daowen, Liu Wenqing, Zhang Yujun, et al. An algorithm for horizontal visibility based on lidar[J]. Laser Infrared, 2007, 37(12):1250-1252. (in Chinese)韩道文, 刘文清, 张玉钧, 等. 基于激光雷达的水平能见度自动反演算法[J]. 激光与红外, 2007, 37(12):1250-1252.
    [9] He Yinghong, Andrew Yuk Sun Cheng, Cheng Juan, et al. Estimation of extinction efficient boundary value for Mie lidar return signal[J]. Chinese Journal of Light Scattering, 2004, 16(2):149-152. (in Chinese)贺应红, 郑玉臣, 程娟, 等. Mie散射大气激光雷达回波信号消光系数边界值估算[J]. 光散射学报, 2004, 16(2):149-152.
    [10] Xiong Xinglong, Feng Shuai, Jiang Lihui, et al. A novel method for determining the boundary value of the atmospheric extinction coefficient[J]. Journal of OptoelectronicsLaser, 2011, 22(11):1699-1705. (in Chinese)熊兴隆, 冯帅, 蒋立辉, 等. 一种新的大气消光系数边界值确定方法[J]. 光电子激光, 2011, 22(11):1699-1705.
    [11] Mao Feiyue, Gong Wei, Li Jun, et al. Cloud detection and parameter retrieval based on improved differential zero-crossing method for Mie lidar[J]. Acta Optica Sinica, 2010, 30(11):3097-3102. (in Chinese)毛飞跃, 龚威, 李俊, 等. 基于改进微分零交叉法的米氏散射激光雷达云检测与参数反演[J]. 光学学报, 2010, 30(11):3097-3102.
  • [1] 杨彬, 莫祖斯, 刘海姣, 卜令兵.  大气探测激光雷达突变信号处理方法研究(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20211117-1-20211117-9. doi: 10.3788/IRLA20211117
    [2] 徐冰清, 韩燕, 徐文静, 郑俊, 孙东松.  小视场大气温湿度探测的拉曼激光雷达的设计与仿真 . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20200410-1-20200410-9. doi: 10.3788/IRLA20200410
    [3] 狄慧鸽, 华灯鑫.  底层大气探测激光雷达国内研究现状与进展(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(3): 20210032-1-20210032-10. doi: 10.3788/IRLA20210032
    [4] 赵曰峰, 高静, 潘杰, 王旭, 张玉容, 李辉, 王艳琪, 段孟君, 岳伟伟, 蔡阳健, 许化强, 王晶晶.  基于激光雷达的区域大气颗粒物探测 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200324-20200324. doi: 10.3788/IRLA20200324
    [5] 沈振民, 赵彤, 王云才, 郑永超, 尚卫东, 王冰洁, 李静霞.  混沌脉冲激光雷达水下目标探测 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 406004-0406004(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0406004
    [6] 滕曼, 庄鹏, 张站业, 李路, 姚雅伟.  大气气溶胶污染监测中应用的新型全天时户外型拉曼-米散射激光雷达系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706001-0706001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0706001
    [7] 陶宗明, 施奇兵, 谢晨波, 刘东, 张帅.  利用CCD和后向散射激光雷达精确探测近地面气溶胶消光系数廓线 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 43-49. doi: 10.3788/IRLA201948.S106007
    [8] 王强, 郝利丽, 唐红霞, 李贤丽, 牟海维, 韩连福, 赵远.  实际环境对量子激光雷达性能的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 29-35. doi: 10.3788/IRLA201847.S106006
    [9] 郑永超, 王玉诏, 岳春宇.  天基大气环境观测激光雷达技术和应用发展研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 302002-0302002(14). doi: 10.3788/IRLA201847.0302002
    [10] 尚震, 谢晨波, 王邦新, 谭敏, 钟志庆, 王珍珠, 刘东, 王英俭.  纯转动拉曼激光雷达探测北京地区近地面大气温度 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1030001-1030001(8). doi: 10.3788/IRLA201764.1030001
    [11] 邓潘, 张天舒, 陈卫, 刘洋.  合肥上空中层大气密度和温度的激光雷达探测 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 730003-0730003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0730003
    [12] 孙国栋, 秦来安, 程知, 何枫, 侯再红.  成像激光雷达测量大气能见度实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1030003-1030003(9). doi: 10.3788/IRLA201766.1030003
    [13] 吴超, 刘春波, 韩香娥.  光波导相控阵激光雷达接收系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1030003-1030003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1030003
    [14] 邓潘, 张天舒, 刘建国, 刘洋, 董云升, 范广强.  532 nm和355 nm瑞利激光雷达观测中层大气的数据对比分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 19-25. doi: 10.3788/IRLA201645.S230001
    [15] 周颖捷, 周安然, 孙东松, 强希文, 封双连.  差分像移大气湍流廓线激光雷达的研制 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1130001-1130001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1130001
    [16] 邓潘, 张天舒, 陈卫, 刘建国, 刘洋.  大气探测激光雷达噪声比例因子及信噪比的估算 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 81-86. doi: 10.3788/IRLA201645.S130003
    [17] 赵远, 张子静, 马昆, 徐璐, 吕华, 苏建忠.  高灵敏度的光子偏振激光雷达系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 902001-0902001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0902001
    [18] 史风栋, 刘文皓, 汪鑫, 丁娟, 史屹君, 修春波.  室内激光雷达导航系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3570-3575.
    [19] 曹开法, 黄见, 胡顺星.  边界层臭氧差分吸收激光雷达 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2912-2917.
    [20] 姜成昊, 杨进华, 张丽娟, 李祥.  新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 411-416.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  266
  • HTML全文浏览量:  24
  • PDF下载量:  125
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-07
  • 修回日期:  2016-08-10
  • 刊出日期:  2017-03-25

含有突变信号的激光雷达能见度反演

doi: 10.3788/IRLA201746.0330001
    作者简介:

    冯帅(1983-),男,讲师,硕士,主要从事光电探测方面的研究。Email:fengshuai2004@126.com

    通讯作者: 蒋立辉(1964-),男,教授,博士后,主要从事激光雷达探测、图像处理及光电子技术等方面的研究。Email:jlhhit@163.com
基金项目:

国家自然科学基金(U1433202,U1533113);中央高校基本科研基金(3122016D007)

  • 中图分类号: TN958.98

摘要: 激光雷达进行大气能见度探测时,当探测路径上存在云、雾、烟尘或硬目标时,大气消光系数会在局部发生显著变化,表现为激光雷达回波信号在原有衰减趋势上出现突变。受此影响,直接使用现有算法将导致能见度反演精度低或错误反演。为此提出一种将突变点定位、消光系数边界值确定、消光系数迭代反演相结合的能见度反演算法。首先查找、定位突变信号所在位置;然后剔除突变点,利用斜率法得到消光系数边界值;最后基于Fernald法,以迭代方式反演大气消光系数及能见度。对两种典型大气消光模式的仿真实验表明,该算法提高了能见度反演精度,能够获得更为准确的全局能见度。利用自行研制的激光雷达能见度仪实测回波数据也验证了该算法的有效性。

English Abstract

参考文献 (11)

目录

    /

    返回文章
    返回