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海洋激光雷达探测(海洋激光雷达探测赤潮)

来源:www.ascsdubai.com   时间:2023-05-17 11:46   点击:85  编辑:jing 手机版

1. 海洋激光雷达探测赤潮

不是

赤潮,又称红潮,国际上也称其为“有害藻类”或“红色幽灵”。是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮并不一定都是红色,主要包括淡水系统中的水华,海洋中的一般赤潮,近几年新定义的褐潮(抑食金球藻类),绿潮(浒苔类)等。

“赤潮”,是海洋生态系统中的一种异常现象。它是由海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。海藻是一个庞大的家族,除了一些大型海藻外,很多都是非常微小的植物,有的是单细胞生物。根据引发赤潮的生物种类和数量的不同,海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。

2. 海面雷达系统

一部分被吸收了,一部分被反射了比如预警机就会收到反射的杂波

一般测距的话有超声波测距、雷达(电磁波)测距、激光测距几个方案,这几种波从空气发射到水面都会发生反射.如果测量的距离不长的话,从成本和难易程度上说,超声波测距是首选.

3. 海洋激光雷达技术

普通雷达与激光雷达的区别在于工作原理和应用场景不同。明确普通雷达和激光雷达在工作原理和应用场景上存在明显差异。解释普通雷达是利用电磁波,通过对回波信号进行判断,得到物体的位置、距离、速度等信息。而激光雷达则是利用激光束,扫描目标物体,通过对激光反射回来的信息进行解算,得到目标物体的位置、距离、速度等信息。普通雷达主要应用于气象、航空、海洋等领域,广泛用于飞机雷达、船用雷达、地面雷达等。而激光雷达则主要应用于测绘、自动驾驶等领域,如自动驾驶车辆、工业机器人等。因为激光雷达精度较高,可以在低光条件下进行测量,更适合于高精度、长距离测量。

4. 海面探测雷达

中国雷达的发展史就是一部创新史。应该说,经过几十年的不断发展,我国雷达已全面接近或达到国外先进水平,整体上全面处于并跑状态,正处于从“跟跑”到“领跑”跨越的关口期,并且在某些领域已经实现了“领跑”。

如果说有什么不足,主要有以下两点:

第一:基础研究不足。国外在目标特性建模等方面开展了大量前期研究,国内近年来也加大了研究力度,但是由于前期积累少、数据少,研究还不够深入。

第二:精细程度不足。雷达作为一种装备,有些性能在实验室是琢磨不出来的,特别是人机交互之类的。需要在实战或近实战应用中,与用户共同,不断发现问题、反过来迭代改进,如此循环反复,这方面还要加强。

5. 海洋激光雷达探测赤潮的原理

赤潮,被喻为“红色幽灵”,是一种异常的生态现象,发生的原因也比较复杂。关于赤潮发生的机理,虽然至今尚无定论,但是赤潮发生的首要条件是赤潮生物增殖要达到一定的密度。否则,尽管其他因素都适宜,也不会发生赤潮。

在正常的理化环境条件下,赤潮生物在浮游生物中所占的比重并不大。但是由于特殊的环境条件,使某些赤潮生物过量繁殖,便形成赤潮。

水文气象和海水理化因素的变化是赤潮发生的重要原因。海水的温度是赤潮发生的重要环境因素,20摄氏度至30摄氏度是赤潮发生的适宜温度。

科学家发现一周内水温突然升高2摄氏度以上,是赤潮发生的先兆。另外,海水的化学因子如盐度变化也是促使生物因子赤潮生物大量繁殖的原因之一。

盐度在26至37的范围内,均有发生赤潮的可能。但是当海水盐度在15至21.6时,容易形成温跃层和盐跃层。温跃层、盐跃层的存在为赤潮生物的聚集提供了条件,易诱发赤潮。

由于径流、涌升流、水团或海流的交汇作用,使海底层营养盐上升到水上层,造成沿海水域高度富营养化。营养盐类含量急剧上升,引起硅藻的大量繁殖。这些硅藻过盛,特别是骨条硅藻的密集常常引起赤潮。

6. 海洋监测雷达

雷达中的“杂波”通常表示不需要的回波,包括来自地面及建筑物、海洋、雨雪天气、鸟群昆虫等。虽然这些杂波功率有时会比目标的回波还要强的多,这就使得雷达对目标回波的检测产生了很大的检测困难。

通过天线主瓣进入雷达的杂波称为主瓣杂波,否则称为旁瓣杂波。杂波通常是随机的,具有类似热噪声的特性。由于杂波强度往往要比接收机内部噪声大,雷达在强杂波背景下检测目标的能力主要取决于信号杂波比(信杂比SCR)。

杂波通常在一定的空间范围内分布,其物理尺寸比雷达分辨单元要大的多,常分为两大类:面杂波和体杂波。当然,也有“点”或离散的杂波,例如电视塔、建筑物等特殊结构。

说到“杂波”,你可能想到的就是如何去抑制它,去减少它在雷达回波中的分量,在很多情况是这样的。但自然环境中的雷达回波并非都是不希望的,我们也可以加以利用。例如,气象雷达和合成孔径雷达等。云雨的反射对飞机雷达来说是不希望,但气象雷达喜欢,可以用来测量降雨率,提升天气预报的准确性。

地面上的后向散射杂波或许会干扰很多地面雷达和机载雷达,但是合成孔径雷达喜欢,通过对不同地物回波的分析,可以掌握大量的信息。因此,同一种自然环境的回波在一种应用中是不需要的杂波,而在另一种应用中可能就是提取的关键信号。

杂波与雷达目标的回波相似,杂波功率也可以用杂波散射截面积(RCS)来描述,杂波的平均RCS为:

杂波散射系数无量纲,它与雷达系统参数有关,例如雷达波长、极化特性,照射区域和照射方向等;地杂波还与地表面的参数有关,例如地面形状、粗糙度、覆盖层的复介电常数等;海杂波与风速、风向和海面蒸发等参数有关。

7. 对海观测雷达

用途可分为:① 截击雷达,用于为空空导弹、火箭和航炮等提供目标数据。② 轰炸雷达,主要用来为瞄准轰炸、制导空地导弹和领航提供目标信息。③ 空中侦察与地形显示雷达,用于提供地(海)面固定目标和移动目标的位置和地形资料。④ 航行雷达,用于观测载机前方的气象状况、空中目标和地形地物,保障飞机准确航行和飞行安全。⑤ 机载预警雷达,是预警机的主要电子设备,用于空中警戒和指挥引导,也可用于空中交通管制。

8. 近海海域雷达探测

既然是陌生海域肯定是没有最基本的海图参照的,陌生海域总是和复杂的气象条件相关连,军舰做为特殊水面舰艇,水面航行安全是军舰日常训练最平常的训练科目,

陌生海域没有任何的参照物、准确的水文以及海域气象条件,海域任何不利的影响都可能导致军舰触礁。

在现代军舰一般都标配导航雷达,在军舰日常航行发挥着不可替代的作用,声呐做为水下雷达是探测陌生海域水下未知的地理地貌的有利帮手,能避免军舰发生触礁的可能性,AIS做为现代军舰新型导航系统,它有导航雷达不可比拟的优势,三者结合在一起进行优势互补,为现代军舰航行提供很重要的安全保障。

导航雷达

雷达通过应用电磁波探测目标,通过设备发射电磁波,物体会反射接受到的电磁波,反射回来的电磁波被雷达接收装置接收,进行处理判断该物体的部分信息会在雷达显示器上显示出来,并算出物体距雷达的距离,类似于汽车的倒车雷达。

导航雷达受气象影响较小,反映速度快、精度高、探测距离远,导航雷达一般探测距离是在20海里以内,但是导航雷达发射的电磁波在水中衰减的的非常快,电磁波在水中传播受到了很大的限制。

导航雷达更适合恶劣天气黑夜、雾天、狭窄航道、近海海域航行使用。

声呐

声呐靠发射声波来探测水下地理地貌,水是声波良好的载体,声波在水中传播的速度比在空气中传播的还要快,声波在水中能很好的传播速度,声呐靠发射和接受声波进行探测水下物体,目前声呐广泛应用于航海领域的侦测,尤其是潜艇、军舰方面,声呐还可以对水下目标进行探测、分类、定位、跟踪和通信。

但是声呐会受到受到海水中的杂噪音、暗流、以及其他海洋发出声波的影响,但是目前声呐依然是探测水下最好的工具,目前还没有任何能替代声呐的探测手段。

AIS

船舶自动识别系统简称AIS系统,由陆地基站设施和船载设备共同组成为一体的现代化数字助航行系统,配合全球定位系统将军舰位置、航行速度、航行方向、吃水深度、以及其他军舰船只在附近海域航行的各种海水地理地貌进行互换交流,如有有探测不明的情况可以提前避让,能有效的保障军舰在陌生海域航行安全。

船舶自动识别系统是将舰艇航行船只各个方面综合因素状态集中在一起便于统一观察,为军舰指挥员提供判断依据。

导航雷达在恶劣天气为军舰提供良好的预警,避免在未知海域遭受到恶劣天气的影响给军舰造成触礁搁浅。

声呐做为水下之眼为军舰提供良好的水下预警,让军舰顺利的避开水下暗礁、暗流等影响。

船舶自动识别系统可以为军舰提供水面上的一举一动,避免不必要的因素造成军舰不必要的失急的动作避免触礁。

军舰指挥员提供统筹指挥利用水下安全、水面环境安全、水面军舰安全来使军舰在陌生海域安全航行。

陌生海域由于没有详细的水文资料,海下暗礁又非常的多,任何的一项疏忽都会导致军舰触礁。

(图片来源于网络,由难明我心创作)

9. 海上激光雷达

雷达是由发射机、接收机、天线(协波振子),电源及操控显示系统组成

10. 海洋激光雷达的前景

有前途。无人机测量技术的出现,大大提高了测绘测量的效率和精度。通过使用无人机进行测量,可以快速获取大范围的影像数据,并通过图像处理技术高精度地生成数字高程模型等产品,为城市规划、农业精准施肥、资源管理等领域提供了巨大的帮助。同时,无人机测量技术也可以减少人员在工作中接触危险环境的可能性,提高了测量的安全性。无人机测量技术的应用领域越来越广泛,例如,它可以应用于地震灾害评估、海岸线测量、森林资源管理等等。同时,随着技术的不断发展,无人机测量的数据质量也得到了不断提升。因此,无人机测量技术具有非常大的发展潜力,并且有望成为测绘测量领域的主流技术。

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