大气气溶胶消光后向散射比反演方法研究

气溶胶消光后向散射比是与气溶胶类型相关的一个重要光学参数,且是米散射激光雷达反演中的关键误差来源之一,近年来,激光雷达在大气气溶胶探测领域内的发展迅猛,因此调研消光后向散射比的反演方法对于气溶胶的探测与研究具有很大意义。本文根据使用的仪器及反演原理,对多种大气气溶胶消光后向散射比的反演算法进行了整理归纳,并从光学特性和微物理特性入手将这些方法联系起来。其中,光散射模型法、被动光学遥感法与激光雷达法联系紧密、应用广泛,为大气气溶胶的探测与研究提供了重要支撑。文章重点介绍了这3大类较为主流的反演方法,综述了相关方法的发展历程并分析了适用情况及优缺点,最后展望了未来大气气溶胶消光后向散射比反演技术的发展趋势。

偏振激光雷达增益比定标方法对比研究

增益比定标误差是影响偏振激光雷达退偏比精度的主要因素之一,观测前必须进行准确的增益比定标。本文分析了现存多种增益比定标方法的基本原理,并通过实验对比了+45°法、±45°法、△45°法、旋转拟合法与退偏器法等增益比定标方法的定标准确性与优缺点。实验结果表明:△45°法、±45°法与旋转拟合法在对准偏失角较小的情况下定标相对准确,但±45°法与旋转拟合法操作较为繁琐。+45°法在无对准偏失角的情况下定标误差仍较大。退偏器法操作最简便,但会受到非理想退偏器的制约。通过理论分析与实验对比,本文给出了增益比定标方法的最佳选择,即在一般情况下采用△45°法定标,在有高精度退偏器的情况下采用退偏器法定标。

基于ADRC的尾座式无人机姿态控制

基于小型尾座式无人机进行自抗扰控制器的设计。无人机平台采用凤凰无人机平台:一套完整开源的尾座式无人机平台。该小型尾座式无人机采用2个电机和舵面完成无人机的垂直起降和前飞。在建模方面建立了无人机运动学、动力学和作动器的数学模型,为解决该无人机姿态表示的奇异性问题,采用旋转矩阵表示姿态。为提高无人机垂直起飞和前飞过程的抗干扰能力,设计了基于ADRC(主动抗干扰控制)的姿态控制器,通过Simulink进行了仿真验证。

双波长高光谱分辨率激光雷达光谱鉴频器设计

提出了一种可作为高光谱分辨率激光雷达(HSRL)光谱鉴频器的双波长视场展宽迈克耳孙干涉仪(FWMI)的设计方法。详细阐述了双波长FWMI的设计原理,权衡考虑色散对于鉴频性能的影响。通过双波长视场展宽设计实现折射率补偿,从而使FWMI在355 nm和532 nm均有较大的接收视场。给出适用于355 nm和532 nm的双波长FWMI设计的具体参数,并对其进行性能评估和容差分析。评估结果表明,双波长FWMI拥有超过6°的接收视场角,在两个波长均有较为优异、稳定的性能表现,对于加工和装配精度要求也并非苛刻。利用蒙特卡罗仿真对基于双波长FWMI的HSRL系统的光学参数的反演误差进行分析。分析结果表明,在532 nm,气溶胶后向散射系数和消光系数的反演误差分别为1.82%和11.39%,而在355 nm,二者分别为1.62%和2.95%。