海洋雷射雷達探測技術

《海洋雷射雷達探測技術》是2022年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

  • 中文名:海洋雷射雷達探測技術
  • 作者:毛志華等
  • 出版社:科學出版社
  • 出版時間:2022年6月1日
  • ISBN:9787030732439
內容簡介,圖書目錄,

內容簡介

《海洋雷射雷達探測技術》介紹海洋雷射遙感理論和方法,系統論述海洋雷射雷達的探測原理、輻射傳輸理論、數據處理方法和模擬仿真技術,在船載和機載海洋雷射雷達系統研製和試驗基礎上,論證我國星載海洋雷射雷達系統技術方案。《海洋雷射雷達探測技術》共8章,包括緒論、船載海洋雷射雷達系統、機載海洋雷射雷達系統、海洋雷射誘導螢光雷達遙感技術、海洋雷射雷達光學剖面及次表層探測方法、海洋雷射雷達淺海水深探測方法、海洋雷射雷達信號數值仿真技術、星載海洋雷射雷達系統設計。

圖書目錄

第1章緒論 1 
1.1 概述 1 
1.1.1 海洋雷射雷達探測原理 2 
1.1.2 海洋雷射雷達探測發展歷程 4 
1.2 雷射在大氣中的傳輸特性 7 
1.2.1 大氣吸收 7 
1.2.2 大氣散射 8 
1.2.3 大氣湍流 8 
1.3 雷射在氣-水界面的傳輸特性 8 
1.3.1 雷射在靜止海面的傳輸 8 
1.3.2 雷射在粗糙海面的傳輸 9 
1.4 雷射在海水中的傳輸特性 9 
1.4.1 海水的光學參數 10 
1.4.2 雷射在海水中的衰減特性 11 
1.4.3 雷射在海水中的吸收特性 11 
1.4.4 雷射在海水中的散射特性 12 
1.5 海洋雷射雷達的套用領域 15 
1.5.1 水體次表層 15 
1.5.2 海水光學性質 15 
1.5.3 淺海測深 16 
1.5.4 海面高度 17 
1.5.5 海面風速 18 
1.5.6 大洋漁業 19 
1.5.7 海洋動力過程 19 
1.5.8 海洋環境探測 19 
第2章船載海洋雷射雷達系統 22 
2.1 多探測體制雷射雷達 22 
2.1.1 彈性散射海洋雷射雷達 22 
2.1.2 布里淵散射海洋雷射雷達 30 
2.2 線性探測海洋雷射雷達 33 
2.2.1 總體方案設計 33 
2.2.2 發射系統 35 
2.2.3 接收系統 36 
2.2.4 信號採集和處理 37 
2.3 光子計數海洋雷射雷達 38 
2.3.1 總體方案設計 38 
2.3.2 發射光學系統 39 
2.3.3 接收光學系統 41 
2.3.4 數據採集系統 42 
2.4 變視場水下海洋雷射雷達 43 
2.4.1 總體方案設計 43 
2.4.2 雷射器 44 
2.4.3 發射接收光學系統 44 
2.4.4 總控模組 45 
2.5 高光譜解析度海洋雷射雷達 46 
2.5.1 基本原理與結構 46 
2.5.2 雷射器 47 
2.5.3 光譜鑒頻器 50 
2.6 船載綜合試驗 51 
2.6.1 海上固定平台試驗 51 
2.6.2 千島湖船載試驗 52 
2.6.3 海上船測試驗 56 
第3章機載海洋雷射雷達系統 65 
3.1 總體方案與技術指標 65 
3.2 雷射器模組和掃描模組 67 
3.2.1 雷射器模組 67 
3.2.2 掃描模組 69 
3.3 收發光路和探測模組 70 
3.3.1 收發光路 70 
3.3.2 探測模組 71 
3.4 高速採集和控制模組 73 
3.4.1 硬體總體框架 73 
3.4.2 高速ADC採集 73 
3.4.3 千兆網路接口 74 
3.4.4 SATA 接口 75 
3.5 機載雷射-船載實測同步驗證試驗 76 
3.5.1 南海機載雷射雷達飛行試驗 76 
3.5.2 南海機載雷射雷達與高光譜飛行試驗 78 
3.5.3 南海機載/船載海洋雷射雷達試驗 79 
3.5.4 南海機載雷射雷達試驗及船載同步驗證 81 
3.5.5 南海無人機載雷射雷達飛行試驗 82 
第4章海洋雷射誘導螢光雷達遙感技術 84 
4.1 雷射誘導螢光海洋探測技術 84 
4.1.1 雷射誘導螢光探測原理 85 
4.1.2 雷射誘導螢光探測系統設計 87 
4.1.3 共線聚焦式雷射誘導螢光探測系統 94 
4.1.4 正交式雷射誘導螢光探測系統 96 
4.2 雷射誘導螢光測量海洋水色參數方法 98 
4.2.1 概述 98 
4.2.2 反演模型 100 
4.2.3 近海實測數據採集 105 
4.2.4 實測數據及測量方法 105 
4.2.5 實驗結果和分析 107 
4.3 雷射誘導螢光區分赤潮藻種類技術 114 
4.3.1 概述 114 
4.3.2 海洋藻類水體螢光特性分析 114 
4.3.3 8 種赤潮藻區分識別實驗 122 
第5章海洋雷射雷達光學剖面及次表層探測方法 128 
5.1 數據預處理 128 
5.1.1 背景噪聲去除 128 
5.1.2 回波信號去卷積 130 
5.1.3 距離校正 131 
5.1.4 幾何因子校正 132 
5.1.5 雷射雷達常數確定 132 
5.2 光學剖面反演方法 133 
5.2.1 傳統反演方法 133 
5.2.2 基於生物光學模型的疊代反演方法 142 
5.2.3 混合反演方法及試驗結果 146 
5.3 次表層浮游植物探測方法 151 
5.3.1 海洋次表層葉綠素*大值層分析 152 
5.3.2 次表層浮游植物散射層探測方法 153 
5.3.3 南海三亞灣次表層探測試驗 155 
5.3.4 千島湖次表層探測試驗 158 
第6章海洋雷射雷達淺海水深探測方法 162 
6.1 回波信號分類方法 162 
6.1.1 基於支持向量機的海陸波形分類模型構建 162 
6.1.2 海陸波形分類結果與分析 165 
6.1.3 基於頻譜域的海洋雷射雷達水體波形分類 170 
6.2 氣-水界面探測方法 172 
6.2.1 氣-水界面的雷射雷達能量分布 172 
6.2.2 水面回波信號位置提取 185 
6.2.3 氣-水界面探測試驗 187 
6.3 水深信號峰值位置提取方法 192 
6.3.1 基於高斯-指數卷積擬合的陸地峰值位置提取 192 
6.3.2 基於半高斯擬合的海表回波峰值位置提取 196 
6.3.3 基於去卷積的近岸波形峰值位置提取 199 
6.3.4 基於分布擬合的淺水波形峰值位置提取 199 
6.3.5 基於多項式擬合的深水波形峰值位置提取 201 
6.4 南海測區機載雷射雷達測深試驗 205 
6.4.1 機載雷射雷達三維點雲計算 205 
6.4.2 機載雷射雷達測深結果 210 
第7章海洋雷射雷達信號數值仿真技術 217 
7.1 海洋雷射雷達信號仿真模型 217 
7.1.1 水面回波信號 217 
7.1.2 水體回波信號 218 
7.1.3 水底回波信號 218 
7.1.4 噪聲信號 219 
7.1.5 仿真結果 219 
7.2 半解析蒙特卡羅仿真模型 222 
7.2.1 理論與模型 223 
7.2.2 水質參數的影響 225 
7.2.3 視場角損失的影響 230 
7.2.4 散射相函式的影響 231 
7.2.5 水體層化的影響 235 
7.2.6 多次散射的影響 237 
7.2.7 偏振雷射的仿真模擬 238 
7.3 基於準單次散射小角度近似的多次散射解析模型 243 
7.3.1 解析法原理 244 
7.3.2 傾斜入射情況下的解析法 245 
第8章星載海洋雷射雷達系統設計 247 
8.1 天基海洋雷射雷達國內外研究進展 247 
8.1.1 雲-氣溶膠偏振雷射雷達 247 
8.1.2 先進地形雷射測高系統 248 
8.1.3 高分七號雷射測高儀 250 
8.1.4 國內外天基海洋探測計畫 252 
8.2 天基海洋雷射雷達系統設計 253 
8.2.1 總體方案設計 253 
8.2.2 分模組方案設計 255 
8.2.3 星上定標方案 263 
8.2.4 衛星平台接口設計 264 
8.3 星載海洋雷射雷達系統指標論證 268 
8.3.1 星載海洋雷射雷達套用需求指標 269 
8.3.2 星載海洋雷射雷達關鍵指標論證分析 271 
8.3.3 星載海洋雷射雷達探測深度分析 281 
8.3.4 真光層探測能力分析 284 
8.3.5 太陽夫琅禾費線對雷射雷達回波信號信噪比的提升 287
8.4 關鍵技術與可行性分析 290 
8.4.1 窄脈衝雷射脈衝產生及光頻轉換技術 290 
8.4.2 大動態回波信號高靈敏度探測技術 291 
8.4.3 干涉式高光譜解析度分光技術 291 
8.4.4 雷射雷達在軌收發配準技術 291 
8.4.5 雷射波束高精度指向定位技術 291 
8.4.6 天基大口徑望遠鏡技術 292 
8.4.7 三波長窄線寬雷射器光束質量控制技術 293 
8.4.8 氣海一體高光譜解析度濾波器技術 296 
8.4.9 模擬與光子計數複合探測技術 297 
參考文獻 300

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