随机噪声对海洋布里渊激光雷达测量的影响

王元庆; 何炬; 马泳; 余寅; 张念; 梁琨

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.01.002

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随机噪声对海洋布里渊激光雷达测量的影响

王元庆 , 何炬 , 马泳 , 余寅 , 张念 , 梁琨

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引用本文:

Citation:

随机噪声对海洋布里渊激光雷达测量的影响

1.
华中科技大学电子与信息工程系, 武汉 430074;
2.
华中光电技术研究所武汉光电国家实验室, 武汉 430074

作者简介: 王元庆(1989-),男,硕士研究生,现主要从事激光雷达在大气和海洋遥感方面的研究。.

通讯作者: 梁琨, liangkun@hust.edu.cn

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(61108074)
中图分类号:
TN247;TN958.98

Effect of random noise on oceanic Brillouin lidar measurement

1.
Department of Electronics and Information Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China;
2.
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong Institute of Electro-Optics, Wuhan 430074, China

Corresponding author: LIANG Kun, liangkun@hust.edu.cn

CLC number:
TN247;TN958.98

摘要: 为了分析激光雷达系统中随机噪声对海水布里渊散射谱以及温度反演精度的影响,依据布里渊散射理论及系统噪声特性,对带噪布里渊散射频谱进行了理论分析,并进行了信噪比从1dB~100dB的仿真实验。结果表明,当信噪比大于16dB时,频移和线宽的平均误差和不确定度能够控制在兆赫兹量级,温度误差和不确定度能够控制在0.2℃以内;采用实际应用中多次测量取平均的方法,10次平均能够保证0.2℃的测量精度对信噪比的要求下降到7dB。这为激光雷达在海水高精度遥感提供了指导。
- 激光技术 /
- 海洋布里渊散射 /
- 随机噪声 /
- 频移 /
- 线宽 /
- 温度 /
- 测量误差
Abstract: In order to analyze effect of random noise of lidar system on oceanic Brillouin scattering spectroscopy and temperature inversion precision, Brillouin scattering spectrum with noise was analyzed theoretically based on Brillouin scattering theory and system noise characteristics. Simulation experiment of signal-to-noise ratio (SNR) from 1dB to 100dB was conducted. The results showed that average error and uncertainty of frequency shift and linewidth can be controlled to the order of MHz when SNR is greater than 16dB. Temperature error and uncertainty can be controlled within 0.2℃. In actual application, the average of multiple measurements is taken. The average of 10 times can ensure the requirement of SNR is smaller than 7dB with measurement accuracy of 0.2℃. The study provides the guidance for lidar remote sensing precision in seawater.
- laser technique /
- oceanic Brillouin scattering /
- random noise /
- frequency shift /
- linewidth /
- temperature /
- measurement error

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随机噪声对海洋布里渊激光雷达测量的影响

通讯作者: 梁琨, liangkun@hust.edu.cn

作者简介: 王元庆(1989-),男,硕士研究生,现主要从事激光雷达在大气和海洋遥感方面的研究。

1. 华中科技大学电子与信息工程系, 武汉 430074;
2. 华中光电技术研究所武汉光电国家实验室, 武汉 430074

收稿日期: 2014-03-18
录用日期: 2014-03-24
网络出版日期: 2015-01-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(61108074)

关键词:

摘要: 为了分析激光雷达系统中随机噪声对海水布里渊散射谱以及温度反演精度的影响,依据布里渊散射理论及系统噪声特性,对带噪布里渊散射频谱进行了理论分析,并进行了信噪比从1dB~100dB的仿真实验。结果表明,当信噪比大于16dB时,频移和线宽的平均误差和不确定度能够控制在兆赫兹量级,温度误差和不确定度能够控制在0.2℃以内;采用实际应用中多次测量取平均的方法,10次平均能够保证0.2℃的测量精度对信噪比的要求下降到7dB。这为激光雷达在海水高精度遥感提供了指导。