学术报告-临近空间大气探测激光雷达研制与应用

作者:xxb时间:2021-05-25

讲座主题:临近空间大气探测激光雷达研制与应用

主讲人: 程学武

工作单位:中国科学院精密测量科学与技术创新研究院

活动时间:2021年5月26日 10:00-11:20

讲座地点:光电学院1511报告厅

主办单位:烟台大学光电信息科学技术学院

内容摘要:

临近空间通常指距地面20~100公里的空间区域,它处于传统航空器的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间,是地球空间多圈层的重要组成部分。临近空间以其独特的空间物理环境特性及重要的学术科研价值,使其成为人类认知地球空间的新领域。临近空间的重要科研意义与应用价值引起了国际上的广泛关注,然而临近空间的探测研究却存在相当大的困难,这是由于临近处在一个很“尴尬”的高度范围,普通航空飞行器的飞行高度通常在20km以下,天基卫星的飞行高度通常在100km以上,而在20km-100km的空域范围,飞机和卫星难以长时间驻留,可谓“飞机上不去,卫星下不来”。因此,对临近空间进行原位探测,存在很大的技术障碍。

激光雷达是一种主动式光学探测设备,由于其具有高时空分辩、高精度和不存在探测盲区的优点,能实时有效地监测中高层大气的风场、温度、密度、波动结构等信息,已逐渐成为中高层大气监测的最重要手段,越来越受到世界上各主要国家的关注和重视。在世界范围内,已经有一些研究机构研制出能探测中高层大气风场、温度、密度、成分的多种激光雷达,但激光雷达由于受到工作原理限制,都只能工作在某一特定高度范围,如中高层或者中低层,无法做到高低空同时兼顾;并且,目前世界绝大多数激光雷达都只能在夜间工作,以避免白天强烈的太阳背景光噪声;大多数激光雷达采用染料激光器方案,由于染料激光器采用液态溶剂,其运输和维护困难,并且染料本身的寿命有限,更换和维护相对较为频繁;激光雷达系统复杂,稳定性低,自动难以实现,多需要有人实时值守、实时调整;这一系列问题为激光雷达的进一步推广和运行带来了很大阻碍。

本报告主要介绍一种全高程、全天时、全自动大气风场、温度、密度同时测量的激光雷达,通过采用全固态激光器技术、原子滤光器高中低风场同时监测技术等方案,解决了中低层大气和高层大气需要两种不同机制的激光雷达同时测量的世界性难题,将两台激光雷达融入一台激光雷达之中,有效减小激光雷达的系统组成与功耗,可实现从近地面至110公里高中低大气风场、温度、密度、波动的全天时测量,使我们获得了全高程、全天时、长期连续的高时空分辨率、高精度的监测数据。为大气波动传播及非线性相互作用过程、大气潮汐变化特性、大气能量、动量循环过程、高中低大气相互耦合过程等科研上的焦点研究课题带来了巨大帮助,为空间环境监测、预报、科学研究提供有效观测手段,大幅度地提升了我国在空间环境检测方面的综合国力和技术水平。

主讲人介绍:

程学武男,正高级工程师,博士生导师,中国科学院青年突击手、中国科学院关键技术人才。

2019/04-至今 中科院精密测量科学与技术创新研究院,正高级工程师

2018/11-2019/03中国第35次南极科学考察

2018/01-2018/10美国犹他州立大学,访问学者

2011/02-2017/12中科院武汉物理与数学研究所,正高级工程师

2010/07-2011/01美国犹他州立大学,访问学者

2006/07-2010/06中科院武汉物理与数学研究所,高级工程师

2003/09-2006/06中国科学院研究生院,获理学硕士学位

1999/07-2003/08中科院武汉物理与数学研究所,工程师

1995/09-1999/06中南民族大学电子工程系,获工学学士学位

获奖及荣誉:

2011年国家技术发明二等奖

2009年湖北省技术发明二等奖

2006年湖北省科技进步二等奖

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