成果评价编号: 中气科成评[2024]026

评价结果: 良好

成果名称: 大气多参数探测多普勒激光雷达

完成单位: 南京信息工程大学、中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所、国家碳计量中心(福建)

成果形式: 应用研究和技术开发类-设备

研究领域: 综合气象观测

评价年份: 2024

完成人: 夏海云、袁金龙、武腾飞、余赛芬、章振、裘家伟

成果简介: 在军工项目、工信部和国家自然科学基金项目的支持下,突破了高稳定激光源、高灵敏度相干激光接收、高时空分辨探测模式设计和高时空分辨信息提取处理等核心技术难题,发明了一系列具有自主知识产权的技术和方法,研制出单光子全光纤多大气参数遥感激光雷达系统,总体技术达到了国际一流水平。
突破的主要核心技术如下: 1..聚焦激光雷达优质激光光源进口受限的关键问题,采用变频锁定超窄线宽超低噪声激光产生技术,解决了激光雷达核心光源的自主研制问题。突破了高精度激光频率与偏振控制、光谱噪声抑制、环境自适应抗扰变频输出等技术,实现国产化的变频锁定超窄线宽超低噪声激光光源,为相干探测提供长相干高纯净光源。 2.聚焦恶劣天气条件下激光雷达探测性能不足,无法全天候覆盖机场、低空预警区域的难题,发展基于偏振分集和闭环校准的高灵敏度激光接收技术,突破了望远镜杂散的偏振分束抑制、回波强度起伏的偏振分集抑制和光电探测器动态响应的闭环校准等技术,实现了极低噪声影响的高灵敏度相干激光接收,实现全光纤相干体制的低盲区30 km探测距离的激光雷达的世界领先指标。 3.聚焦空间分辨率不足导致湍流、飞行器外流场精细结构难以探测的难题,提出时域-空域编码、差分相关脉冲对编码、伪随机相位连续编码等空间分辨率增强技术,把传统相干多普勒激光雷达的距离分辨率从30米提高到直至0.9米的世界领先指标。 4.聚焦传统激光雷达反演参数单一、高时空分辨信息难以提取的难题,通过频域功率谱的高分辨分析,实现多大气参数同时遥感。基于单台相干多普勒激光雷达实现了云中粒子相态识别、雨滴谱测量、湍流耗散率、风切变、大重力波、大气污染等大气要素的探测,扩展激光雷达功能和应用。
在民航气象和低空经济气象领域,本产品可用于低空风切变、湍流、飞机尾流的探测和预警,保障机场飞机安全和效率;可为进行物流配送、空中游览、商业表演等任务低空飞行器提供准确的飞行环境风场信息,协助风险规避和航线规划;目前已被应用于北京大兴机场、西藏贡嘎机场、昆明长水机场、广州白云机场、中国试飞院等。在军事动力学领域,该产品可应用保障舰载机起飞和降落的安全性,评估空投空降和空中加油等,目前已经被应用国产大船舰尾流探测、某陆军某特战旅伞降实跳训练气象保障等。在常规民用和科研的气象领域,该产品可应用于大气多参数探测,人工降雨评估、沙漠气候研究,大气污染检测、森林防火等等,目前已被应用于70周年国庆人工影响天气作业评估,京博化工园区污染检测、西昌市森林防火等。该成果累积经费达到6千万元。