生物气溶胶极易在大气中传播并引发大范围疾病感染，利用生物荧光特异性的激光诱导荧光（LIF）雷达技术是实现生物气溶胶防区外侦测的有力手段。LIF激光雷达是一种宽光谱系统，受大气能见度和背景辐射的影响与窄光谱系统（如米散射激光雷达）有明显差异。为了评估LIF激光雷达在不同大气条件下的探测性能，利用Modtran5对几种典型的大气能见度和背景辐射（或工作时段）的水平路径上的宽光谱背景辐射与大气传输透过率进行了仿真，进而对不同大气条件下LIF激光雷达的探测性能进行了定量分析。仿真结果表明：在相同的大气能见度条件下，夜间的可探测距离要比白天高出2~4倍，且能见度越好，探测性能差异越大；在相同的工作时段，大气能见度良好时的可探测距离要比大气能见度较差时的高出2~5倍，且夜间探测性能差异比白天大；气溶胶生物性识别的可探测距离要比生物成分识别的可探测距离高出1~2倍，且受大气条件的影响明显。

荧光激光雷达对气溶胶云团进行远程侦测时，常利用决策树法对云团的荧光光谱信号进行识别。当大气能见度较差或背景辐射较强时，激光雷达的信噪比下降，导致分类识别的准确性明显降低。针对这一问题，提出了一种基于特征提取的决策树分类方法，该方法充分利用荧光光谱信号的信息，具有较强的适用性。首先介绍了生物荧光光谱的特点及传统识别算法和改进识别算法的原理；然后实验测试了6种生物溶液的荧光谱，并通过在这6种生物物质的荧光光谱中增加不同强度的噪声，对两种分类识别算法的性能进行了对比分析。结果表明：所设计的基于特征提取的决策树算法的训练时间基本不随噪声大小改变，当光谱信号的信噪比为10时，对6种生物物质的识别准确率基本达到80%以上；对于两种荧光光谱极其相似的生物，具有较强的区分能力，识别准确性优于传统识别算法；抗噪能力较强，提高了生物气溶胶激光雷达的探测识别能力。

差分吸收激光雷达具有探测距离远、灵敏度高、响应时间快等特点, 可用于大范围大气有毒有害气体的遥感监测, 成为近年来大气有毒有害气体激光遥测技术发展的重点。首先阐述了差分吸收激光雷达大气遥测基本原理, 其次从激光器应用和系统平台发展两个方面分析了该技术的技术发展现状, 最后提出了宽光谱、多波长、新探测体制的激光雷达、多平台应用、复合系统将成为未来基于差分吸收激光雷达有毒有害气体遥测发展方向。

由于水下信道的多径效应、时变效应, 水下无线电通信速率及信噪比均十分低, 在实际的水下通信应用场景, 如水下传感器网络, 需要同时获取多个信号源的码流信号, 提出一种基于CMOS摄像头的水下可见光多输入多输出(MIMO)通信系统。系统采样曼切斯特编码以用于不同距离的信号源的时钟信号恢复, 同时提出了多个信号源识别及光强拟合的方法并研究了在水下环境中波特率对信号波形畸变的影响。实验结果表明: 在尺寸为4 m×3 m×3 m的试验池中, 对LED阵列进行优化布局后, 本系统可实现21 kb/s的水下通信, 可适用于诸如水下传感器网络的短距离、少信息量的数据交换场合。

激光多普勒测风雷达利用光学多普勒效应来实现对大气风场的非接触式测量,具有空间和时间分辨率高、覆盖范围大、探测距离大等特点,适用于可移动式、地基、车载、舰载、机载、星载等多种承载平台,广泛应用于飞行安全、风力发电、气象预报、科学研究、****等领域。针对当前激光多普勒测风雷达的主要体制、技术、国内外最新研究成果及应用进行介绍和分析,对直接探测和相干探测2种测风技术进行比较,并对激光多普勒测风技术的发展趋势、研究热点和应用拓展进行简要总结。

为了实现非视线激光大气散射通信, 根据米氏散射理论, 建立了非视线通信链路模型, 研究了1.06μm激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系, 并搭建了试验原理系统, 进行了1km距离的散射通信试验, 获得了激光散射信号。结果表明, 在一定的天气条件下, 采用波长为1.06μm的红外激光进行信号传输, 有望实现远距离的大气散射通信。

为了解决激光驾束制导中发动机烟雾对制导激光场信号的衰减问题，采用van de Hulst近似计算方法，模拟研究了烟雾对1.06μm，1.55μm，10.6μm波长的激光在不同复折射率参量下的吸收、散射、衰减效应。结果表明，复折射率不变时，烟雾对长波长激光的吸收衰减较小；烟雾对激光的衰减峰值随着折射率虚部的增大而变小；峰值的位置随着激光波长的增加向粒子半径增大的方向移动。该研究结果对激光驾束制导**的研制具有较大的参考价值。