激光雷達(dá)回波信號(hào)仿真模擬-資料下載頁(yè)
2025-05-16 06:27本頁(yè)面
【正文】 略氣溶膠的散射系數(shù)和消光系數(shù)，此時(shí)，雙程大氣透過(guò)率我們將簡(jiǎn)化為下式： 此時(shí)，我們只考慮和r兩個(gè)參數(shù)。 大氣氣溶膠的散射和消光特性氣溶膠粒子是懸浮在大氣中的各種固體微粒和液體微小顆粒的總稱，其具有分布不均勻、變化尺度小、復(fù)雜等特點(diǎn)，絕大多數(shù)集中在大氣的底層。大奇氣溶膠的物理特性主要集中在它的濃度和粒子譜分布兩個(gè)方面，單位體積空氣中所含有的一定尺度范圍內(nèi)的粒子的個(gè)數(shù)、表面積、體積以及質(zhì)量，分別稱之為大氣氣溶膠的粒子數(shù)濃度、表面積濃度、體積濃度和質(zhì)量濃度。與大氣分子相比，氣溶膠粒子的粒徑和質(zhì)量比較大，熱運(yùn)動(dòng)速度較小，因此，它的光譜展寬很小。~1m之間時(shí)，它的光譜的半高全寬（FWHM）~，因此相對(duì)于激光光譜和Rayleigh散射廣辟，氣溶膠散射光譜可以忽略不計(jì)。由于氣溶膠主要分布在大氣底層，因此我們?cè)谔綔y(cè)主要以分子散射為主的高層大氣時(shí)，只考慮大氣分子的散射和消光。在實(shí)際操作中，對(duì)于雷達(dá)參數(shù)的選擇，通過(guò)改變激光波長(zhǎng)，進(jìn)而可以有針對(duì)性的探測(cè)窄線寬的氣溶膠散射或者線寬較寬的分子散射。在以氣溶膠散射為主的低層大氣，通常采用較長(zhǎng)的激光波長(zhǎng)（如1064nm），而在探測(cè)大氣分子為主的散射時(shí)，則采用較短的激光波長(zhǎng)（如532nm）。第三節(jié) 激光雷達(dá)回波信號(hào)的仿真模擬下面，進(jìn)行Matlab程序上大氣回波信號(hào)的仿真模擬工作。用到的公式、參數(shù)等如下：激光雷達(dá)方程：；大氣分子散射系數(shù)：，其中，，T（K）和p（Pa）可查閱Standard Atmosphere Calculator，=，=532nm，大氣分子消光系數(shù)：；雙程大氣透過(guò)率：；激光雷達(dá)回波信號(hào)的我們可以通過(guò)如下方法得到：對(duì)于給定的波長(zhǎng)λ=532nm，在特定的高度r上，溫度T和壓強(qiáng)p我們可以由標(biāo)準(zhǔn)大氣參數(shù)得知，和可由上文中的公式計(jì)算得出，積分得到不同高度處的T2；如上面的激光雷達(dá)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的表格，查知，Telescope aperture= 28 cm，計(jì)算出望遠(yuǎn)鏡的接收面積A；(Range resolution of the photon counter)；光學(xué)效率為表中Transmitting Efficiency、Interference filter peak transmission、Receiving Efficiency、PMT quantum efficiency各項(xiàng)的乘積。得到以上參數(shù)后，我們令探測(cè)時(shí)間為1分鐘，那么，初始能量=80mJ*10Hz*60s。綜上所述，我們可以得到激光雷達(dá)接收到的從距離r處返回的散射光信號(hào)的強(qiáng)度，也就是回波曲線。在Matlab編程時(shí)，采用下面的步驟實(shí)現(xiàn)：第一步，設(shè)定距離軸，從0m到30km，r=[0::30000]。第二步，用矩陣運(yùn)算或for循環(huán)，通過(guò)不同距離r(i)處的溫度T(i)、壓強(qiáng)p(i)，計(jì)算出(i)和(i)；第三步，對(duì)(i)積分，因?yàn)槭请x散數(shù)據(jù)，所以相加即可。積分得到各個(gè)高度對(duì)應(yīng)的T2第四步，將所有參數(shù)帶入E(r)的公式，用矩陣運(yùn)算或for循環(huán)依次計(jì)算各個(gè)高度r(i)處的E(r)；第五步，畫(huà)圖得到結(jié)果：plot(r, E)；我們得到的回波曲線圖形如下：
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