国防科技大学电子科学学院, 湖南长沙 410073
雷达目标检测常面临复杂的杂波特性, 经典的检测方法通常适合于某些特定的场景, 当检测背景发生变化时, 其检测性能急剧下降。为有效提升不同杂波背景下的检测性能, 提出一种基于流形等距映射(ISOMAP)的矩阵信息几何检测器。该方法首先将信号检测问题转化为矩阵流形上两点之间的区分性问题; 然后基于样本数据和流形等距映射原理, 自适应地学习出矩阵流形的投影变换矩阵, 将矩阵流形变换为可区分的低维流形, 最大程度地保持每一个矩阵与其邻域内矩阵之间几何距离大小, 增强矩阵流形的可分性; 最后利用仿真杂波和实测数据对算法进行验证。实验结果表明, 相比于经典的检测方法, 所提方法能有效提升目标检测性能。
雷达目标检测 矩阵信息几何检测器 流形等距映射 矩阵流形 radar target detection matrix information geometric detector manifold ISOMAP matrix manifold 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(4): 523
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210790
1 中国科学院国家空间科学中心，北京 100190
2 中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学，北京 100049
研制了车载钠荧光散射多普勒激光雷达和车载532 nm瑞利散射多普勒激光雷达用于测量临近空间大气温度和风场。在钠荧光散射多普勒激光雷达中使用了三频比率多普勒测量方法获得80~100 km的温度和风场。在532 nm瑞利散射多普勒激光雷达中，使用碘分子吸收线边缘技术测量70 km 以下的风场，使用积分方法测量80 km以下的温度。在距离分辨率为1 km、时间分辨率为1 h情况下，40 km处的大气温度、风速测量不确定度约为0.2 K和0.4 m/s；70 km处约为1.5 K和5.5 m/s；92 km处约为0.3 K和1.0 m/s。这两部激光雷达已经在北京、青海、甘肃等地进行了长期观测，应用于临近空间环境特性研究。
临近空间 多普勒激光雷达 风场 温度 near space Doppler lidar wind field temperature 红外与激光工程
2021, 50(3): 20210100
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
利用2011~2013年期间60 h的钠荧光多普勒激光雷达温度和风场数据, 采用矢端曲线法提取廊坊上空85~95 km中层顶区域准单色惯性重力波的所有参量,并统计准单色大气重力波的活动特性。获得的85次准单色重力波事件中, 上传(下传)重力波64次(21次), 占总数的75.29%(24.71%)。垂直波长(水平波长)和观测周期平均值分别为6.6 km (727.8 km)和7.4 h, 分别集中在6~9 km(200~800 km)和2~7 h, 固有周期平均值为7.76 h, 主要集中在3~9 h, 水平传播方向分布比较均匀, 没有占主导的传播方向。对于上传重力波, 水平背景风在大气重力波水平传播方向上的分量取正值和取负值的概率大致相等, 但对于下传重力波, 该风场分量取正值的概率大约是取负值的2倍, 说明观测到的下传大气重力波在中层顶区域多为顺风传播。
钠荧光多普勒激光雷达 中层顶 准单色惯性重力波 固有周期 传播方向 sodium fluorescence Doppler lidar mesopause quasi-monochromatic inertia gravity waves intrinsic period propagate direction 红外与激光工程
2017, 46(5): 0506002
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
利用了中国科学院临近空间环境野外综合探测站(廊坊, 39°N, 116°E)的钠荧光多普勒激光雷达和流星雷达的探测数据对廊坊上空大气重力波引起的偶发钠层(SSL)进行了研究。首先从大气重力波方程出发, 计算分析了大气水平风剪切和垂直风场之间的相位关系; 其次利用了钠荧光多普勒激光雷达和流星雷达的实测数据对大气重力波引起的偶发钠层进行了分析研究; 经研究分析可知, 由于大气重力波引起强的水平风切变和垂直风场风向反转的共同作用, 其堆积效应使得钠原子密度增强, 形成了偶发钠层。
钠荧光多普勒激光雷达 流星雷达 大气重力波 偶发钠层 sodium fluorescence Doppler lidar meteor radar gravity waves SSL 红外与激光工程
2016, 45(10): 1030004
中国科学院 国家空间科学中心, 北京 100190
星载激光雷达可以获取全球的高精度地球探测数据, 在对地观测中起到越来越重要的作用。介绍了美国和欧洲星载激光雷达的发展历程。从探测原理、探测系统和探测结果等方面分别对地球激光测高系统星载激光雷达、正交偏振云-气溶胶星载激光雷达以及大气激光多普勒测风星载激光雷达进行了详细介绍。并对3台星载激光雷达的接收望远镜的结构和材料进行了分析。可以为我国星载激光雷达的研究提供参考。
激光光学 星载激光雷达 遥测 大气探测 laser optics space-borne lidar remote sensing atmosphere measurement
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院南京天文仪器有限公司, 江苏 南京 210042
4 江苏捷诚车载电子信息工程有限公司, 江苏 镇江 212143
为了防止中国科学院临近空间环境野外综合探测站(廊坊, 39°N, 116°E)的钠荧光多普勒激光雷达在可重新部署运输过程中震动对激光雷达系统的不良影响, 保证系统测量的稳定性和精度, 文中主要对钠激光雷达接收系统进行了减震设计。首先选用了空气悬挂车载底盘和对望远镜的主镜运输以及望远镜安装运输平台等进行了三级减震设计, 通过仿真模拟表明通过减震设计的望远镜安装运输平台冲击位移小于望远镜的主镜运输减震设计要求; 其次通过跑车实验表明通过减震设计主镜室的最大振动加速度满足望远镜运输条件设计输入要求; 最后通过钠荧光多普勒激光雷达系统的观测实验进一步验证了在长途运输中减震设计的可靠性。
钠荧光多普勒激光雷达 接收系统 减震设计 可重部署 sodium fluorescence Doppler lidar receiving system shock absorption design re deployment 红外与激光工程
2016, 45(s1): S130005
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
中国科学院国家空间科学中心(空间中心)研制的532 nm 多普勒激光雷达主要用于测量临近空间的大气风场、温度和密度等参数。获得单一的、稳定频率的出射激光是该多普勒激光雷达正常运转的关键技术。该激光雷达采用种子注入技术来获得单模的脉冲光, 并通过将种子激光锁定在碘分子吸收线的方法来获得稳定的激光频率。调节种子光频率的方法有压电换能晶体(PZT)调节和温度调节两种机制。PZT调节的特点是调节速度快但调节范围窄, 而温度调节的响应速度慢但调节范围大。通过协调两种调频机制, 并利用比例-积分-微分(PID)控制算法, 设计了一套长期稳定的锁频系统。该系统大大降低了对采集卡输出电压范围的要求, 并可以使长时间的、大范围的频率漂移由调频较宽的温度调节来响应, 而瞬时的频率漂移由响应速度较快的PZT调节来响应, 从而保证了系统的长时间运行。该稳频系统的稳频精度可以达到350 kHz。连续工作时长可达20 h以上。
激光光学 激光雷达 多普勒 稳频 laser optics lidar Doppler frequency stabilization 红外与激光工程
2016, 45(s1): S130004
太原理工大学信息工程学院, 山西 太原 030024
介绍了一种视频处理器的设计，该处理器接收数字YCbCr视频信号，利用一片DDR2 SDRAM存储器作为帧缓存，对接收的视频信号进行格式转换、帧率提升、色空间转换。提出并实现一种改进的自动聚焦算法，实时计算当前帧图像的聚焦评价函数值，选用爬山搜索策略实现对聚焦电机的控制，使当前图像的聚焦函数值最大，实现图像的自动聚焦。该设计采用VHDL语言实现，在Xilinx XUPV5-LX110T FPGA开发板上验证。
视频处理 帧率提升 自动聚焦 video processing DDR2 SDRAM DDR2 SDRAM frame up-scaling auto-focusing FPGA FPGA
1 中国科学院 空间科学与应用研究中心,北京 100190
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
建立了用于测量钠原子光谱的无多普勒饱和荧光光谱测量系统。在该系统中使用了线宽约100 kHz的窄线宽染料激光器和光电二极管探测器。钠泡温度控制在65 ℃。两束相向传播的激光束在钠泡中重叠共同激发荧光。光电二极管被放置在钠泡的侧面接收、探测激发的荧光。LabVIEW软件控制的数据采集卡采集光电二极管的信号。通过扫描染料激光器的激光频率,可以观测到钠原子的无多普勒特征D2a,交叉共振以及D2b。当激光频率扫描的步长约为2 MHz时,在实验中观测到了D2a中的三条谱线。
光谱学 超精细光谱 饱和荧光 钠原子
