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城市气溶胶相态垂直分布的激光雷达遥感技术
大气气溶胶,即大气中的悬浮颗粒物。通常所说的PM10(粒径小于10微米,可吸入颗粒物)或者PM2.5(粒径小于2.5微米,可入肺细粒子)是大气气溶胶的重要组成部分。从生成来源上看,大气气溶胶分为一次气溶胶(Primary Aerosols)和二次气溶胶(Secondary Aerosols)。一次气溶胶指自然界或人类活动直接排放的气溶胶粒子;二次气溶胶指通过大气中的物理、化学过程新生成的气溶胶粒子。在大气污染过程中,汽车尾气以及人类其他燃烧过程中产生的氮氧化物、煤炭等含硫燃料燃烧产生的二氧化硫等气体通过参与这些复杂的过程产生二次气溶胶,即“气-粒”转化过程。二次气溶胶是重度霾过程的气溶胶污染物的重要来源。 大气气溶胶以固态、半固态或者液态几种形式的相态而存在,其相态与上述大气中的化学过程有着紧密的联系。气溶胶粒子可以作为大气化学反应的“容器”,在气溶胶表面或内部进行与二次气溶胶生成有关的化学反应。气相分子在不同相态的颗粒物中的传输速率差别很大,固态气溶胶几乎只有表面能发生气相化学反应,而液态气溶胶在颗粒内部也能发生化学反应。因此化学反应加速与液态气溶胶表面积和体积的增大会形成正反馈过程,在液态气溶胶上发生的异相化学反应生成二次气溶胶,对雾霾过程中颗粒物爆发性增长有重要的贡献。因此,对城市气溶胶在边界层内以什么相态存在的空间分布的探测,是研究二次气溶胶生成、演化和扩散所迫切需要的一项技术,对于理解雾霾形成的机理有着重要的意义。 气溶胶的相态与颗粒物的化学组分和环境的相对湿度有关。目前对于颗粒物相态的测量,通常仅限于地面采样观测,缺少垂直空间方向上颗粒物相态的探测手段。在颗粒物浓度相对较高的大气边界层内,垂直方向上相对湿度往往有很大的变化,气溶胶的相态也一定存在很大差异。 北京大学物理学院大气与海洋科学系李成才副教授研究组与北京大学环境科学与工程学院朱彤教授研究组、吴志军研究员研究组共同合作,提出了一种新的利用偏振激光雷达获得气溶胶粒子相态垂直廓线的方法。气溶胶粒子对入射电磁波的散射过程,会造成散射光偏振特性的改变,如果利用线偏振光照射,散射光的偏振度相对于入射光会减小,这种改变称为气溶胶的退偏振能力。利用激光雷达观测的大气退偏振比可以对气溶胶粒子进行分类,例如非球形的冰晶和沙尘具有较大的退偏振比,而近于球形的城市气溶胶细粒子具有较小的退偏振比,区分沙尘与城市细粒子气溶胶的观测技术在国内外已经比较成熟,通常也是激光雷达业务观测的一项主要内容。但是把类似的观测进一步应用于区分城市气溶胶细粒子的特性,国际上尚没有相应的研究结果。通常来说,固态颗粒物形状不规则,而液态颗粒物更趋近于球型,不同相态的粒子退偏振能力存在差异。结合激光雷达垂直观测以及地面颗粒物相态仪的测量,研究组发现,激光雷达观测的城市气溶胶细粒子后向散射退偏振比与气溶胶粒子的弹跳率(与相态相关)具有很好的关系,从而建立了利用气溶胶粒子后向散射退偏振比反演气溶胶相态的参数化方案,并在国际上首次实现了长时间实时连续的气溶胶相态垂直廓线的探测。偏振激光雷达反演气溶胶粒子相态概念图 该研究成果已在线发表在美国化学学会(ACS)主办的环境与生态领域国际顶级期刊Environmental Science & Technology Letters(2018 IF=6.934)上。大气与海洋科学系博士研究生檀望舒为论文第一作者,通讯作者为李成才副教授。北京大学为唯一通讯作者单位。论文评审人之一对论文成果基于高度评价:“......to my knowledge, it is the first time in field studies. Particle phase states have been a hot topic because they can potentially influence the rates of gas-particle partitioning and multiphase reactions. I think this is a timely paper on this topic. The use of lidar depolarization to detect the particle phase states is novel”。
北京大学 2021-04-11
一种穿墙雷达对多运动目标实时探测、分离的方法
一种穿墙雷达对多运动目标实时探测、分离的方法,通过一种基于指数平滑滤波器的杂波抑制算法 剔除复杂的背景信号,更快速、准确地保留运动人体目标的信息;通过一种基于希尔伯特变换的包络检 测算法,从而实现将各运动目标置于不同包络的波峰;通过一种基于将固定阈值和自适应阈值相结合的 算法,从而更快速地实现将各运动目标的分离在不同的区域;本发明方法简单、执行效率高,适用于便 携式穿墙雷达隔墙对多运动人体目标的探测,为穿墙雷达对各运动目标准确定位提供了有力的保
武汉大学 2021-04-14
一种超高频雷达天线阵列方向图测量装置
本实用新型提供一种超高频雷达天线阵列方向图测量装置,包括信号发生装置和待测量超高频雷达 系统,信号发生装置由单片机、信号源、GPS 模块、无线串口 1、发射天线、串口天线 1 和电源模块组 成,其中单片机、信号源和发射天线依次连接,单片机、GPS 模块、无线串口 1 和串口天线 1 依次连接。 待测量超高频雷达系统由依次连接的接收天线阵列、超高频接收机、无线串口 2 和串口天线 2
武汉大学 2021-04-14
汽车教学设备16线三维激光雷达实训平台
北京智扬北方国际教育科技有限公司 2021-08-23
一种多通道全数字超高频雷达信号采集装置
本实用新型提供了一种多通道全数字超高频雷达信号采集装置,包括依次连接的八通道模拟前端、 并串转换器、抽取滤波器、FIR 滤波器、数据缓冲器、USB 控制器和雷达主机;其中八通道模拟前端的 每个通道结构相同,均由依次连接的收发开关、射频放大器、带通滤波器和模数转换器组成。本实用新 型主要用于全数字超高频雷达的信号采集和传输,具备硬件结构简单,工作稳定,信号采样率高,噪声 小等优点。
武汉大学 2021-04-13
利用 GPU 实现外辐射源雷达多通道时域杂波抑制的方法
本发明涉及一种利用 GPU 实现外辐射源雷达多通道时域杂波抑制的方法,主要解决雷达探测环境 中的杂波抑制问题。主要步骤为:首先获取校准后参考和监测通道数据,并分配计算所需内存、显存; 然后加载数据到 GPU 显存,采用迭代算法计算自相关矩阵 Rx,求逆得利用参考和监测通道数据计算互 相关矩阵 C,计算与 C 乘积得到矩阵 D,计算参考通道数据与矩阵 D 乘积得到监测通道中直达波与多径 分量从监测通道数据中减去得到目标回波分量;最后释放已分配的内存、显存。本发明克服了迭代类杂 波抑制算法收敛速度和稳定性等难以确定的困难,降低了 ECA 及 ECA-B 算法的时间和空间复杂度,并 具有平台搭建简单、稳定性好、运算速度快、扩展性强、易于开发等优点。
武汉大学 2021-04-13
一种测量运动物体横向速度的雷达及方法
本发明涉及一种测量运动物体的横向速度的雷达及方法,包括线性调频脉冲波发射单元、线性调频 脉冲波射频前端接收单元、信号处理单元、控制单元、速度显示单元;控制单元分别与线性调频脉冲波 发射单元、线性调频脉冲波射频前端接收单元、信号处理单元、速度显示单元连接;线性调频脉冲波射 频前端接收单元、信号处理单元、速度显示单元依次连接。本发明放置于距离运动物体一定距离处,两 路间距一定的接收电路接收被运动物体反射回来的电磁波信号,让两路信号相干涉、测速等处理后,由 速度显示单元显示运动物体的横向速度。本发明在精度和实时性等方面可以提高雷达系统对运动物体的 速度检测、识别和跟踪性能。 
武汉大学 2021-04-13
一种基于旋转天线的方位合成孔径雷达系统
本发明涉及一种基于旋转天线的方位合成孔径雷达系统,包括由若干天线组成的均匀圆阵、天线支 撑转盘、汇流环、电机、雷达射频接收通道;各天线均匀排列在天线支撑转盘上,电机控制转盘转动, 天线接收到信号经汇流环传输到雷达射频接收通道,通过信号干涉处理技术将该圆阵等效为一个位于圆 心、具有复数方向性响应的单鞭天线,同时通过其机械旋转实现方向图的方位扫描,提高天线阵列流型 矩阵的秩,增加该天线的独立观测矢量,等效于进行了方位孔径合成。本发明采用电小圆阵,减小了天 线阵的占地面积,可提供全方位、无模糊的方位角信息,实现了 HF/VHF/UHF 等频段雷达探测,尤其 在高频段,其探测性能可与传统的占地数十至数百米阵列的地波雷达相当。
武汉大学 2021-04-13
一种低信噪比雷达辐射源信号脉内调制识别方法
本发明公开了一种低信噪比雷达辐射源信号脉内调制识别方法,其步骤包括电子侦察接收机接收雷达辐射源脉冲信号,经由射频到中频的降频和A/D采样处理后,得到待识别的具有不同脉内调制方式的雷达辐射源信号S(t),再在信号处理模块中对信号S(t)进行处理,识别出雷达辐射源信号的脉内调制方式并输出。本发明方法能在信噪比低至-6dB时正确识别多种雷达辐射源信号脉内调制方式,比现有的雷达辐射源信号脉内调制方式识别方法具有更好的噪声抑制能力,且比现有的多种雷达辐射源信号识别方法的计算复杂性O(n2)或O(n3)低很多。
西南交通大学 2016-10-19
一种基于雷达回波中线谱强度估计海面风速的方法和装置
本发明公开了一种基于雷达回波中线谱强度估计海面风速的方法和装置。所述方法通过建立一阶峰 和二次谐振峰强度随风速变化的经验模型,先用现场浮标实测风速数据或者在雷达近距离单元上由常规 二阶谱方法估计的风速作为标准进行拟合估计出模型参数,然后利用回波多普勒谱中的一阶峰和二次谐 振峰强度估计出风速,对二者进行加权组合给出最终的风速估计值。解决了高频地波雷达现有基于回波 二阶谱的风速估计方法不够准确这一难题,将回波多普勒谱中一阶布拉格峰和二次谐振峰的强度与风速 值联系起来,实现直接从一阶峰和二次谐振峰等线谱中提取风速,以大幅度提升利用高频地波雷达估计 海面风速的精度
武汉大学 2021-04-13
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