后向散射式小型激光雷达能见度仪探测研究.pdf

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1、第39卷第1期激光技术Vo1．39．No．12015年1月LASERTECHN0L0GYJanuary，2015文章编号：1001—3806(2015)01—0【19—05后向散射式小型激光雷达能见度仪探测研究庄子波，黄炜，符超，蒋立辉(1．中国民航大学民航气象研究所，天津300300；2．中国民航大学飞行技术学院，天津300300；3．中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津300300)摘要：为了满足在不良气象条件下，机场飞机安全起降对能见度的观测需求，基于后向散射原理设计了一台小型激光雷达能见度仪

2、。该系统采用具有低脉冲能量、高脉冲重复频率的二极管抽运固体激光器和具有低噪声、高量子效率的雪崩光电二极管探测器，确保了系统的测量精确性；并采用嵌入式计算机作为系统的控制和数据处理核心，实现了对系统工作时序的控制。经过多次外场测试，能见度测量数据总体误差小于15％。结果表明，该系统具有较高的探测精度，完全满足国际民航组织对于能见度观测设备精确度的要求。关键词：激光技术；嵌入式计算机；能见度．夕场测试中图分类号：TH765文献标志码：Adoi：10．7510／j~s．issn．1001—3806．2015．01．024

3、PortablevisibilitydetectorbasedonbackwardscatteringlidarZHUANGZibo，HUANGWei，FChao，JIANGLihui(1．InstituteofCivilAviationMeteorological，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China；2．CollegeofFlightTechnical，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，Chi

4、na；3．KeyLaboratoryforAdvancedSignalPro—cessingofTianjinCity，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China)Abstract：Inordertosatisfythesafetyrequirementofaircrafttakingofandlandingunderbadweatherconditions，aportablelidarvisibilitymeterwasdesignedbasedonthe

5、principleofatmosphericbackscatter．Diodepumpedsolid—statelaserwithlowpulseenergyandhighpulserepeat~equencyandavalanchephotodiodedetectorwithlownoiseandhighquantumeficiencywereadoptedtoensuretheprecisionofsystem．Specially，theembeddedcomputerwasadoptedasthecoreof

6、systemcontrollinganddataprocessingandthetimingcontrolofsystemwasrealized．Thefieldtestresultsshowthatthesystemhashighdetectionaeeuraeyandtheoverallerrorislessthan15％．TheresultsshowthatthesystemhashighdetectionprecisionandcansatisfythesafetyrequirementsofInterna

7、tionalCivilAviationOrganization．Keywords：lasertechnique；embeddedcomputer；visibility；fieldtest发生。在不良能见度天气条件下，采取相应的管制引言措施能够有效地减少恶性事故的发生，保证空中交随着我国经济的快速增长，各地机场建设如雨通的安全。后春笋般迅猛发展，在航空领域，能见度对于空中交能见度设备方面，美国、德国和芬兰在这一领域通安全有着重大的影响，越发受到人们的重视。一直处于领先地位，国内仅有少数科研机构完成了2010-08．2

8、4，一架客机在黑龙江伊春机场降落时失样机的研制，且目前的能见度仪多采用透射式和前事，客机上96人中42人遇难、54人受伤，事后调查向散射式，其体积较大、安装过程复杂，只能获取水原因系能见度太低，飞行员无反应时间导致惨剧的平方向能见度。在出现不均匀的雾、局部的雨或雪暴的情况下，仪器的读数极易出现误差。同时由于基金项目：国家自然科学基金资助项目(41075013