【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光外差大气遥感，尤其涉及一种应用于船载的激光外差大气遥感装置及方法。
技术介绍
1、在船载动平台上，由于波浪造成船体的持续倾摇，太阳相对于太阳跟踪计存在hz量级的快速变化，普通的太阳跟踪计无法持续跟踪太阳，持续获得太阳光信号，因此无法实现船载平台上的激光外差大气遥感探测。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对现有技术的无法实现船载平台上的激光外差大气遥感探测技术问题，提出了一种应用于船载的激光外差大气遥感装置，所述激光外差大气遥感装置包括：太阳跟踪模块、外差光路模块、信号处理模块和计算机设备，其中，所述太阳跟踪模块包括太阳跟踪计、光电探测器和光开关，所述外差光路模块包括激光器、光衰减器、光纤合束器、光电探测器；所述信号处理模块包括射频放大器、射频滤波器、功率探测器、锁相放大器和数据采集器；
2、所述太阳跟踪计用于收集太阳光，所述光纤分束器用于将所述太阳光分为第一光束和第二光束，其中，第一光束通过光开关进行强度调制，第二光束接入所述光电探测器，所述光电探测器用于基于所述第二光束，进行太阳光强度变化监测以及坏点剔除；
3、所述计算机设备用于控制所述激光器进行阶梯式扫描，产生辐射的激光束，所述光衰减器用于对辐射的激光束进行衰减，光纤合束器用于将衰减后的所述激光束与所述第一光束进行合束，所述光电探测器用于对合束后的光束进行混频；
4、混频后产生的信号经过依次连接的所述射频放大器、所述射频滤波器、功率探测器和锁相放大器，进行射频放大、带通滤
5、所述计算机设备用于基于所述外差探测信号进行处理，得到光谱信号。
6、一实施例中，所述所述信号处理模块包括还包括信号发生器，所述信号发生器用于产生方波信号，所述方波信号用于控制光开关以及作为锁相放大器的参考信号。
7、一实施例中，所述太阳跟踪计与光纤分束器的入口端连接，所述光纤分束器的一个出口端与所述光开关的一端连接，所述光纤分束器的另一个出口端与所述光电探测器连接，所述光纤合束器的一个入口端与光开关的另一端连接，所述光纤合束器的另一个入口端与所述光衰减器的出口端连接。
8、一实施例中，所述光纤合束器的出口端与光电探测器的入口端连接，光电探测器的出口端与所述射频放大器入口端连接，所述射频放大器的出口端与射频滤波器的入口端连接，所述射频滤波器的出口端与所述功率探测器的入口端连接，所述功率探测器的出口端与所述锁相放大器的入口端连接，所述锁相放大器的出口端与所述数据采集器的入口端连接，所述数据采集器的出口端与所述计算机设备连接，所述计算机设备与所述激光器连接。
9、一实施例中，提出一种应用于船载的激光外差大气遥感方法，其特征在于，应用于如上所述的激光外差大气遥感装置，所述方法包括：
10、响应于激光外差大气遥感指令，控制所述激光外差大气遥感装置采集外差探测信号；
11、对于激光外差大气遥感装置中阶梯式扫描的每个波长台阶内所采集的外差探测信号，将波长台阶内所采集的外差探测信号所对应的太阳光强度大于阈值的做平均，得到所述波长台阶对应的光谱测量结果；
12、将各个波长台阶各自对应的光谱测量结果组成完整光谱信号，并基于所述完整光谱信号，计算目标温室气体整层大气柱浓度与廓线信息。
13、本专利技术提出的应用于船载的激光外差大气遥感装置，所述激光外差大气遥感装置包括：太阳跟踪模块、外差光路模块、信号处理模块和计算机设备，其中，所述太阳跟踪模块包括太阳跟踪计、光电探测器和光开关，所述外差光路模块包括激光器、光衰减器、光纤合束器、光电探测器；所述信号处理模块包括射频放大器、射频滤波器、功率探测器、锁相放大器和数据采集器；所述太阳跟踪计用于收集太阳光，所述光纤分束器用于将所述太阳光分为第一光束和第二光束，其中，第一光束通过光开关进行强度调制，第二光束接入所述光电探测器，所述光电探测器用于基于所述第二光束，进行太阳光强度变化监测以及坏点剔除；所述计算机设备用于控制所述激光器进行阶梯式扫描，产生辐射的激光束，所述光衰减器用于对辐射的激光束进行衰减，光纤合束器用于将衰减后的所述激光束与所述第一光束进行合束，所述光电探测器用于对合束后的光束进行混频；混频后产生的信号经过依次连接的所述射频放大器、所述射频滤波器、功率探测器和锁相放大器，进行射频放大、带通滤波、功率探测和相关性解调，得到外差探测信号，所述数据采集器用于对所述外差探测信号进行采集，并传输至所述计算机设备；所述计算机设备用于基于所述外差探测信号进行处理，得到光谱信号。通过本专利技术提出的应用于船载的激光外差大气遥感装置，可以降低激光外差探测对太阳跟踪计的精度要求，实现在对准精度在0.1度范围内的概率大于50％情况下的光谱探测。
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1.一种应用于船载的激光外差大气遥感装置，其特征在于，所述激光外差大气遥感装置包括：太阳跟踪模块、外差光路模块、信号处理模块和计算机设备，其中，所述太阳跟踪模块包括太阳跟踪计、光电探测器和光开关，所述外差光路模块包括激光器、光衰减器、光纤合束器、光电探测器；所述信号处理模块包括射频放大器、射频滤波器、功率探测器、锁相放大器和数据采集器；
2.根据权利要求1所述的应用于船载的激光外差大气遥感装置，其特征在于，所述所述信号处理模块包括还包括信号发生器，所述信号发生器用于产生方波信号，所述方波信号用于控制光开关以及作为锁相放大器的参考信号。
3.根据权利要求1所述的应用于船载的激光外差大气遥感装置，其特征在于，所述太阳跟踪计与光纤分束器的入口端连接，所述光纤分束器的一个出口端与所述光开关的一端连接，所述光纤分束器的另一个出口端与所述光电探测器连接，所述光纤合束器的一个入口端与光开关的另一端连接，所述光纤合束器的另一个入口端与所述光衰减器的出口端连接。
4.根据权利要求1所述的应用于船载的激光外差大气遥感装置，其特征在于，所述光纤合束器的出口端与光电探
5.一种应用于船载的激光外差大气遥感方法，其特征在于，应用于如权利要求1至4中任一项所述的应用于船载的激光外差大气遥感装置，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种应用于船载的激光外差大气遥感装置，其特征在于，所述激光外差大气遥感装置包括：太阳跟踪模块、外差光路模块、信号处理模块和计算机设备，其中，所述太阳跟踪模块包括太阳跟踪计、光电探测器和光开关，所述外差光路模块包括激光器、光衰减器、光纤合束器、光电探测器；所述信号处理模块包括射频放大器、射频滤波器、功率探测器、锁相放大器和数据采集器；
2.根据权利要求1所述的应用于船载的激光外差大气遥感装置，其特征在于，所述所述信号处理模块包括还包括信号发生器，所述信号发生器用于产生方波信号，所述方波信号用于控制光开关以及作为锁相放大器的参考信号。
3.根据权利要求1所述的应用于船载的激光外差大气遥感装置，其特征在于，所述太阳跟踪计与光纤分束器的入口端连接，所述光纤分束器的一个出口端与所述光开关的一端连接，所述光纤分束器的另一...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晨光，吴兰艳，杜梦然，杨清宇，
申请(专利权)人：中国科学院深海科学与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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