星载积分路径差分吸收IPDA激光雷达测量大气CO2浓度仿真研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文研究所：2013年5月ByYangyiXieADissertation／ThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctor／MasterofOpticalEngineeringShanghaiinstituteofopticsandfineme

2、chnicsMay,2013中国科学院上海光学精密机械研究所硕士研究生毕业论文论文题目星载褪盆路径差金噬蝮(I里坠)邀光雷达测量太氢堡Qz邃廑笾真硒塞专业迸堂工程研究生姓名谢扬星导师姓名匿里拯塞4丝楹研究生入学时间星Q!Q生鱼旦2013年5月11日独创性声明木人声明所呈的学位论文足本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特另tlDi：l以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已绎发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院上海光学精密机械研究所或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与

3、我一同工作的同志对本研究工作所做的任何贡献，均己在论文巾做了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名；西立奎丕易签字日期加』笋1f月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国科学院上海光学精密机械研究所有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文件，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国科学院上海光学精密机械研究所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名

4、：百再字彳为岛签字日期鸩年6月1日⋯一弧．硼签字醐勿／弓年g月／日学位论文作者毕业去向：蕴丝中国科学院大学上海光机所研咒生毕业论文／2013年星载积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达测量大气C02浓度仿真研究谢杨易导师：陈卫标刘继桥摘要全球CO：浓度的高精度时空分布测量，对于增强对全球碳循环的理解，改善气候预报模型，提高灾害性天气(如十旱和洪水)预报准确率和环境研究等方面具有十分重要的意义。星载积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达以卫星作为平台，可在全球范围内进行全天时测量；采用差分吸收方法，基本不受气溶胶和薄云层干

5、扰，具有测量精度高的优点。星载IPDA激光雷达是实现大气C02浓度高精度时空分布测量的有效方法。本论文研究了星载IPDA激光雷达系统中两大类主要误差一一随机误差和系统误差的产生原因和误差传递关系，建立了各误差项的仿真模型，并针对测量C02浓度精度lppm的指标要求，对误差进行分配，为激光雷达系统各部分提出合理的参数指标。优化了激光雷达工作波长，以使与激光雷达工作波长密切相关的几种误差达到最小。第一章阐明了星载IPDA激光雷达测C02浓度课题的背景和意义，介绍了国内外对于星载IPDA激光雷达的研究情况。第二章分析了C0

6、2分子光谱理论和星载IPDA激光雷达测量C02浓度的原理，研究了吸收截面，光学厚度和平均浓度等重要参量及其计算方法。第三章阐述了星载IPDA激光雷达测C02浓度中的两大类误差一一随机误差和系统误差，利用误差传递关系建立了误差仿真模型。对误差进行分配，为激光雷达系统各部分提出了合理的参数指标要求。对星载IPDA激光雷达的研究提供了理论依据参考。f中国科学院大学上海光机所研究生毕业论L／2013年第四章丌展了星载IPDA激光雷达工作波长优化研究，使与激光雷达工作波长密切相关的几项误萍一一随机误差、温度不确定性误差、频率不

7、确定性误差以及水汽干扰误差达到最小，以提高激光雷达系统测量C02浓度的精度。最终优化的工作波长On—line为6361．2250cm一，Off-line为6360．99cm一。第五章设计了星载IPDA激光雷达测量C02浓度仿真软件，集成了各仿真功能子模块，并开发了友好的人机交互界面。第六章研亢了星载IPDA激光雷达激光器发射脉冲功率测量方法。利用电荷积分方法，实现了高速窄脉冲的高精度测量，测量精度满足5"10’4相对精度要求。关键词：遥感；二氧化碳浓度；积分路径差分吸收；星载激光雷达；测量误差；中国科学院大学上海光机

8、所研宄生毕业论文／2013年SimulationforaSpace—borneIPDALidarMeasuringAtmosphericC02ConcentrationsYangyiXieDirectedby：WeibiaoChen，JiqiaoLiuAbstractGlobalC02concentrationshighprecisionmea