差分吸收激光雷达系统性能分析及信息处理系统仿真研究

摘要

该文在参考大量国内外文献的基础上,对系统原理以及影响系统测量精度和灵敏度的各种因素进行了详细讨论,并且着重分析了大气湍流和目标斑纹这两个最重要因素对高脉冲能量的CO<,2> DIAL系统测量灵敏度的影响.在课题实验条件下,模拟计算了直接检测DIAL系统的测量灵敏度,在考虑大气折射率结构常数对系统测量灵敏度影响的基础上,并对各种系统参数如光束半径、束散角和探测距离对测量灵敏度的影响运用Matlab程序做了伤真计算,为合理选择系统设计参数提供了依据.对于DIAL系统中的数据处理,该文着重讨论了信号平均技术和激光器回波信号时域自相关以及激光器互相关对CO<,2> DIAL系统测量灵敏度的影响.运用信号平均技术之后,该课题研制的系统其测量灵敏度完全可以满足设计要求.此外,该文还专门进行了DIAL系统中信号处理部分的伤真研究,证实了系统数据处理的可行性.由于项目开发处于初期,该文的很多结论都是建立在国外有关文献实验数据资料的基础上,只是在理论上进行了切实的研究.

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第一章绪论

1.1引言

1.2国内外现状

1.3本文的研究背景及主要工作

第二章差分吸收激光雷达基本原理

2.1激光雷达工作原理

2.1.1理论基础

2.1.2原理框图

2.2差分吸收激光雷达工作原理

2.2.1理论基础

2.2.2原理框图

第三章被测气体浓度计算与种类辨别

3.1被测气体浓度计算方法

3.1.1单种气体

3.1.2多种气体

3.1.3本文采用的计算公式

3.2被测气体种类辨别

3.2.1典型方法

3.2.2本文拟用方法

第四章差分吸收激光雷达测量精度和灵敏度的研究

4.1影响测量精度的因素

4.1.1概述

4.1.2吸收系数的影响

4.1.3差分反射率的影响

4.1.4大气背景消光的影响

4.1.5激光雷达信号波动的影响

4.1.6结论

4.2影响测量灵敏度的因素

4.2.1概述

4.2.2检测噪声

4.2.3信号波动

4.2. 4系统噪声

4.2.5结论

4.3模拟实验结果

4.3.1高斯光束

4.3.2模拟实验条件

4.3.3理论计算与模拟结果

第五章信号平均技术

5.1信号平均技术原理

5.1.1一般雷达系统

5.1.2差分吸收激光雷达系统

5.2信号平均技术对测量精度和灵敏度的影响

5.2.1时域相关

5.2.2激光器互相关

5.3模拟分析结果

第六章信号处理系统仿真研究

6.1引言

6.1.1信号模拟、仿真

6.1.2信息处理系统结构和流程

6.2 DIAL信息处理系统流程与显示界面

6.2.1信息处理系统程序流程

6.2.2仿真界面

6.3利用DIAL信息处理对系统性能进行研究及结果

6.3.1影响DIAL测量灵敏度的因素

6.3.2影响DIAL测量精度的因素

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录