直升机激光雷达在降雨及机身振动下的损耗分析
2021-09-27 08:59:36刘晨翔齐海洋
直升机技术
2021年3期
刘晨翔，邓 伟,齐海洋
(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)
0 引言
通过大量试验试飞经验发现，直升机激光雷达在降雨和机身振动下，反馈信号的品质相比无降雨、机身静态的情况下要低劣。直升机往往在复杂环境执行任务，又由于其固有高振动等飞行特性，因此对激光雷达的接收损耗分析成为必要。有学者对激光在降雨天气下的衰减进行了研究，但从直升机振动概率分布规律入手去讨论回波激光的对准误差损耗，还少有人提出。通过以上总结，本文建立起机载激光雷达在降雨和振动下的传输损耗模型，为机载激光雷达的高精度工作提供了一定的思路。
1 激光传输在降雨天气条件下的损耗分析
当激光雷达在诸如降雨、雾霾天气下进行工作时，势必会有激光的传输耗散。由光学理论可知：光通过不均匀介质时一部分光偏离原传播方向，造成散射现象；光在非绝对透明介质中传播时，介质对光会产生吸收效应。这两种现象都会造成光在传播时能量的衰减。在大气科学中，通常使用Gamma函数描述雨滴谱。与M
-P
函数相比，Gamma分布对各类降水谱的拟合效果都较好，也能对小滴雨段有较好的描述。设N
(D
)是雨滴尺寸分布函数，N
是浓度参数，D
为雨滴直径，Λ
是尺度参数，引入形状因子μ
，则Gamma函数的雨滴谱描述为：N
(D
)=N
D
exp(-ΛD
)(1)
激光在雨中传输产生的损耗分为散射损耗和吸收损耗两种，可以表示为：K
(λ
)=K
(λ
)+K
(λ
)。其中K
(λ
)为总损耗系数，K
(λ
)是吸收系数，K
(λ
)是散射系数。激光波长远小于雨滴尺寸，光束主要发生前向散射，大部分光能都将集中保留，只有小部分光由于散射而损失。……登录APP查看全文
