多普勒激光雷达测风,多普勒激光雷达测风原理

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  • 2024-09-08 21:28:32

大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于多普勒激光雷达测风的问题,于是小编就整理了4个相关介绍多普勒激光雷达测风的解答,让我们一起看看吧。

请问:谁知道激光雷达是干什么的?

激光雷达指利用激光器作为辐射源的新型雷达。主要用于导弹和火箭初始段的跟踪、测量、卫星精密定轨、飞机和巡航导弹低仰量角跟踪测量,以及大气的温度、湿度、风速、能见度等气象参数的测量等。激光雷达的主要特点是:方向性好,测角、测距精度高,不受地面杂波干扰,体积小,重量轻,多普勒测速灵敏度高,对等离子体的穿透能力强。蓝绿激光雷达还可用于探测水下目标等。由于激光雷达所辐射的激光在大气中衰减比较大,所以常用来制成监测大气特性的气象雷达。

多普勒激光雷达测风,多普勒激光雷达测风原理

军用激光雷达与红外、电视等光电装备结合,组成地面、舰载和机载的火力控制系统,亦可用于导弹的制导装置。

激光技术是什么?

激光雷达用激光器作为发射光源,采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成。

发射系统是各种形式的激光器,如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器以及光学扩束单元等组成;接收系统采用望远镜和各种形式的光电探测器,如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等组合。

激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式,探测方法按照探测的原理不同可以分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光、多普勒等激光雷达。

2019年底前,NASA有哪些候选的月球实验项目?

美国宇航局(NASA)刚刚公布了 12 个候选项目,这些实验仪器或技术探索任务,有望在 2019 年底被顺利送上月球。

为了给后续任务提供支撑,包括让宇航员往返月球和第一次载人火星任务,NASA 科学任务理事会在一众提交的企划书中进行了筛选。

【资料图,来自:NASA】


需要指出的是,根据 NASA 的新政策,该机构不希望一个人玩,所以也开放了商业代理,并鼓励大家踊跃参与。

2018 年 11 月,NASA 商业月球有效载荷服务(CLPS)项目挑选了由 9 家美国企业的商用登陆器,以便向月球表面投送有效载荷。

其中一个有效载荷的内容,就是今日宣布的首批 12 项探索实验,包括:

● 线性能量转移光谱仪(用于监测月球表面辐射数值)

● 一个尚未正式命名的磁力计实验

● 近地月球表面的低频无线电观测(测量地表附近光电子束密度的无线电实验)

● 在进入月球轨道、下降、以及着陆期间使用的一套 / 三件数据收集仪器(用于开发未来的载人着陆器)

● 用于月球羽流表面研究的立体相机(监控着陆器发动机羽流,与月球表面之间的相互作用)

● 月面与外逸层变化监测器(又一个观察航天器对月球影响的仪器实验项目)

● 可精确测量速度和感应距离,导航用的多普勒激光雷达(为了让着陆月球的过程更加稳当)

● 一套近红外挥发光谱仪系统(用于分析月球表面性质的成像光谱仪)

● 一套中子光谱仪系统,可在月球表面进行先进的中子测量(中子实验,探查月球的氢储量)

● 观测月面挥发物的离子阱质谱仪(测量月面和外层的挥发性物质)

● 用于实现长期月面能源计划的太阳能电池示范平台(下一代太阳能电池阵列)

● 月球一号节点的导航演示(为轨道飞行器和着陆器提供地理定位的导航信标)

NASA 表示,在接下来几个月,该机构将把特定的有效载荷、与特定的商业任务匹配到一起。

其最终目标,是争取在 2024 年测试月球载人着陆器,然后在 2028 年展开载人往返实验。

物体速度达到光速的话,现代雷达能探测到吗?

当物体速度达到光速的话,现代雷达是不可能探测到的。

现代雷达的探测原理大多是利用多普勒效应,多普勒效应是高中物理选修部分的重要现象。它的定义是这样的:

物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高(蓝移);在运动的波源后面时,会产生相反的效应(红移)。

举个实际点的例子,一列火车朝着观察者开来,这时如果鸣笛,观察者听到的频率会大于鸣笛时发出的频率,相反如果火车远离观察者开去的时候鸣笛,观察者听到的频率会小于鸣笛时发出的频率。

多普勒同样适用于电磁波,所以当雷达发出电磁波时当它碰到探测的物体时,会反射回来,这时候就会产生多普勒效应,这时候接收到的波会发生红移或者蓝移,雷达会通过蓝移和红移的程度计算出物体的速度以及位置信息。

所以当物体达到光速的时候,如果物体远离雷达运动,电磁波根本就追不上物体,更别说接收回波了。如果物体是朝向雷达运动的,电磁波会被物体吸收,也无法接收到回波,同样无法探测到物体。后者这种情况就类似于隐形战机,隐形战机的原理就是最大限度通过外形和涂料较小电磁波的反射,从而实现隐身。

其他的雷达原理可能有些许不同,但是方式都是通过电磁波来传递信息的,只要物体达到光速,电磁波就无法追上,也就无法探测到了。

首先我们需要了解雷达。市场上的雷达大致分为三类:

一,超声波雷达

利用回声反射来感应前方是否存在物体,但不能识别物体轮廓,优点是成本低廉,技术成熟,缺点精度低,有效感知距离短,只能用于识别近距离的静止物体,多用于车辆倒车雷达。

二, 毫米波雷达

波长为1至10mm的电磁波,我们称之为毫米波,波长越短其穿透能力越强,假设某毫米波雷达的波长是2mm,雨滴的直径3mm,那么该款雷达可穿过雨滴,探测更远距离的物体,毫米波属于电磁波,相比超声波雷达,其反射所需要的时间更短,有效距离100至200m,多用于车辆前向碰撞预警。

激光雷达

激光雷达主要分为机械雷达和固态雷达,机械雷达发射器和接收器不断旋转来覆盖360度的环境,固态雷达也需要旋转,但外部常加上壳体,看起来就像固定了一样,也有部分固态雷达通过镜面旋转来完成全覆盖。相比毫米波雷达,激光雷达相当精准,以至于他可以得到200m以内的物体轮廓,算法工程师可以通过轮廓来判断物体是车,房子还是行人等,当然价格也是相当昂贵,目前大部分具有无人驾驶功能的试验车和量产车都会装备激光雷达。

说了半天,再回到这个问题本身:雷达能不能测到以光速移动的物体呢,答案是否定的,雷达获取数据不是时时刻刻进行的,而是每隔一小段时间采样一次,这个采样时间常以毫秒为单位,而光的速度太快了,快到可以在雷达极短的采样周期内穿过其有效探测范围,此即便是凑巧测到了,雷达也会认为这个数据是异常数据,不会被处理。综上所述,目前我们常用的雷达测不到以光速移动的物体。

到此,以上就是小编对于多普勒激光雷达测风的问题就介绍到这了,希望介绍关于多普勒激光雷达测风的4点解答对大家有用。

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