基于差分光柱像运动的湍流廓线激光雷达优化技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41405014
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0505.大气物理学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Real-time refractive index structure constant profile (also called turbulence profile) is important for laser propagation and analyzing adaptive optics compensation effects. Turbulence profile obtained from atmospheric coherent length profile has unique advantages due to atmospheric coherent length is not restricted by scintillation saturation. Atmospheric coherent length of different altitude can be obtained by differential column image motion (DCIM) Lidar simultaneously, so it has a good time resolution, which is the shortage of differential image motion (DIM) Lidar. But the real-time turbulence profile retrieved from atmosphere coherent length profile obtained by existing DCIM Lidar has a large error due to the lack of altitude range. In order to overcome this shortage, this work focuses on the method of extending altitude range by optimizing Lidarreceiving field of view. This work can be finished by studying the method of obtaining exact altitude of laser beacon, by studying the effects of distributed beacon and by studying the effects of imaging with SNR on measuring atmospheric coherent length. The method of obtain beacon altitude and the effects of distributed beacon can be accomplished by academic analysis and by carrying experiment observation.The effects of image with differential SNR can be accomplished by numerical analysis based on Lidar Equation. The fulfill of this work is benefit for optimizing DCIM Lidar system, and it can promote the study of retrieving turbulence profile from atmosphere coherent length profile obtained at real atmospheric conditions.
在激光大气传输及其校正评估应用中需要实时了解折射率结构常数的高度分布信息(以下称湍流廓线)。利用大气相干长度廓线得到湍流廓线不受闪烁饱和限制,有其独特的优势。差分光柱像运动(DCIM)雷达克服差分像运动雷达的不足,同时对不同高度激光成像测量大气相干长度廓线,实时性好。但现有DCIM雷达测量高度范围有限,实时反演的湍流廓线偏差较大。课题研究一种雷达优化技术,通过研究信标对应高度、信标扩展度和成像信噪比对测量大气相干长度廓线的影响,提供一种优化接收视场角来延伸廓线高度范围的方法。课题通过理论分析和近地面实验研究信标对应高度和信标扩展度变化的影响,利用雷达方程进行数值仿真研究成像信噪比的影响,结合接收视场角与系统参数的研究给出雷达优化方法。该研究有助于DCIM雷达的改进以延伸测量高度范围,对实际湍流条件下利用大气相干长度廓线实时得到湍流廓线的研究有促进作用。

结项摘要

本项目主要开展了优化差分光柱像运动雷达的技术和方法研究。按照项目计划,首先开展了信标长度较长时信标高度的准确获取方法研究,建立根据回波信号强度高度分布计算信标高度的方法,并根据相机门控功能验证了信标高度的计算方法。其次,按照当前激光雷达参数计算了成像信噪比随信标高度的变化、利用相位屏方法数值仿真了成像信噪比对大气相干长度测量的影响,搭建了成像信噪比对测量相干长度影响的近地面试验平台;数值计算表明,雷达系统在测量10千米高度时成像信噪比高于13,数值仿真和试验结果均支持成像信噪比高于10信噪比对大气相干长度测量影响小于5%的结论。然后,根据孔径滤波方法把扩展信标按照非相干扩展光源处理,分析了信标直径对大气相干长度测量的影响,搭建了验证信标扩展度对相干长度测量影响的试验平台;理论分析结果表明,信标尺度变大相干长度测量值变大、而试验结果表明在相同条件下信标扩展度对相干长度测量无影响;两者之间不一致的可能原因是孔径滤波方法没有考虑倾斜等晕角对扩展信标的影响;我们根据试验结果给出了通过保持信标相对于接收系统张角恒定实现信标扩展度随高度不变的方法。最后,根据以上研究给出优化雷达系统的方法,即:当前雷达系统可通过适当降低成像焦距来增大接收视场角,进而增大信标测量高度范围。在开展项目规定的研究同时,我们提出四孔差分光柱像运动激光雷达方法以研究正交方向上湍流强度的差异、差分光柱抖动与闪烁法测量湍流廓线的新思路。项目组所开展的工作对光学方法测量湍流廓线进展有促进作用。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
双孔差分闪烁法测量大气湍流的理论与实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    程知;谭逢富;靖旭;何枫;侯再红
  • 通讯作者:
    侯再红
信噪比对DIMM法测量大气想干长度影响的仿真和实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    大气与环境光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沙洋;靖旭;吴毅;侯再红
  • 通讯作者:
    侯再红

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其他文献

聚乳酸防粘连膜对晚期内皮祖细胞功能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    靖旭;吴海燕;王济潍;成敏
  • 通讯作者:
    成敏
内皮祖细胞条件培养基对VSMCs增殖、迁移及粘附功能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国应用生理学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    靖旭;孙金隆;尹青令;成敏
  • 通讯作者:
    成敏

其他文献

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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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