基于激光雷达和无人机的生物气溶胶监测技术研究

为了快速应对口岸、码头、机场等大型公共场所生物恐怖事件监测的需求,本文通过自主研发的生物气溶胶遥测激光雷达对生物气溶胶进行预警实验研究。系统使用266 nm和355 nm双紫外Nd:YAG脉冲激光器作为发射源,采用卡塞格林望远镜收集后向光信号,进行多路分光后,由滨松H10720光电倍增管(PMT)与双MCP单光子ps门控ICMOS相机对荧光和拉曼散射信号进行探测。通过荧光光谱和多通道PMT检测数据双重重构比对,对气溶胶进行定性、距离以及定量分析。通过无人机对气溶胶所在空域进行采样、分析,完成气溶胶种类识别。实验中在200 m和800 m距离设置了浓度100 mg/L的色氨酸气溶胶,气溶胶遥测激光雷达系统能够完成70%预警准确率,距离和方位精度达到90%。结合无人机采样数据分析,能够在20 min内实现生物气溶胶的种类以及危险程度定性测量,及时发现生物恐怖威胁。