中层大气风场探测激光雷达关键技术研究的开题报告

中层大气风场探测激光雷达关键技术研究的开题报
告
一、选题背景
中层大气是指从地面开始到约80-100公里高度范围内的大气层，其中包括对全球气候和天气产生影响的平流层、中间层和顶层等，对于人
类活动和自然界的生态系统、能量转移等都具有重要的影响。

中层大气
的动力学、化学和物理过程与近地层大气和电离层相比较而言，研究的
难度和复杂性较大。

中层大气的研究需要大气探测技术的支持，其中探测大气风场是十
分关键的，可以为中层大气研究提供很多有价值的信息。

现有的探测方
法包括声学、光学、电子探测等，但这些方法都具有各自的局限性，如
声学探测难以避开地面、光学探测需要光学窗口、电子探测受到电离层
的干扰等问题，因此需要开发新的探测方法。

激光雷达是一种新型的大气探测技术，它具有高分辨率、高灵敏度、高可靠性等优点。

利用激光回波信号的特征，可以获取大气中的温度、
湿度、气压、风场等相关信息。

而且，激光雷达可以在白天和夜间，甚
至在恶劣的气象条件下进行探测，因此在中层大气风场探测方面具有广
泛的应用前景。

二、研究内容
本研究将以中层大气风场探测激光雷达为研究对象，针对探测过程
中的若干关键问题进行深入研究和探讨，主要包括以下内容：
1.激光器和光学系统的设计和优化，实现高功率、高稳定性和高光
束质量的激光器以及适应探测需求的光学系统。

2.信号处理算法的开发和优化，实现对回波信号的实时处理和分析，有效提取风场信息，同时减少干扰和误报率。

3.探测实验的设计和实施，验证激光雷达的探测能力和准确度，考
察探测系统的实际运行情况。

4.数据处理和分析，制作风场图像和数据图表，分析中层大气风场
的基本特征和运动规律。

三、预期成果
通过本研究，预期取得以下成果：
1.设计并制造出一台性能稳定、可靠性高、适应中层大气风场探测
的激光雷达系统。

2.开发并优化出高效、准确的风场信息提取算法，建立完整的数据
处理和分析体系。

3.开展实验探测，获取大量的中层大气风场数据，并进行综合分析
和展示。

4.揭示中层大气风场的基本特征和运动规律，为中层大气研究提供
重要的信息支持。

四、研究意义
本研究的开展对于推动中层大气探测技术的发展、完善中层大气研
究体系、提高天气和气候预测精度、维护生态环境安全等方面具有重要
的意义。

中层大气的风场是影响天气和气候的重要因素之一，对于气象预报、环境监测和天气灾害预警等方面具有广泛的应用价值。

开展中层大气风
场探测激光雷达的研究，可以为中层大气研究奠定基础，并且在天气预报、环境研究和气候变化等领域产生广泛的应用价值。