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基于分子滤波器和Fe玻尔兹曼方法的高低空测风测温激光雷达系统的开题报告

1.研究背景

高低空测风测温激光雷达系统可以用于获取大气环境中的风速、温度等参数信息，对于气象学、大气物理学、环境科学等领域的研究具有重要意义。目前，常用的测量方法包括激光多普勒风速测量法和激光共振散射温度测量法。激光多普勒风速测量法可以通过反射回来的激光信号以及利用多普勒效应来确定风速，而激光共振散射温度测量法利用激光光谱的吸收较强的区间段，并通过目标散射的光谱来确定目标温度。

然而，这两种方法都有其局限性。比如，激光多普勒风速测量法受到目标反射率的影响较大，而激光共振散射温度测量法需要依赖于气体的分子跃迁谱线。因此，对于实际应用中的大气环境测量，通常需要综合两种方法进行测量。

2.研究目的

本研究旨在设计一种高低空测风测温激光雷达系统，基于分子滤波器和Fe玻尔兹曼方法实现风速和温度的测量，并通过该系统的建立和实验验证来评估其性能和精度。

3.研究内容

（1）基于分子滤波器的高低空风速测量方法研究。分子滤波器是指基于光谱线附近的分子吸收不同频率的方法，可以对分子的光谱信息进行滤波，从而实现分子浓度的检测。本研究将对分子滤波器高低空风速测量方法进行研究和探讨。

（2）基于Fe玻尔兹曼方法的温度测量方法研究。Fe玻尔兹曼方法是基于气体中铁原子的光谱线反推出温度信息的一种方法。该方法具有灵敏度高、测量稳定性好等特点。本研究将对该方法进行研究和讨论。

（3）激光雷达系统设计与实验验证。本研究将根据以上两种方法，设计一种高低空测风测温激光雷达系统，并通过实验验证其性能和精度。

4.研究意义

（1）本研究的成果可以为气象学、大气物理学、环境科学等领域的研究提供精准的气象参数数据，有助于提高气象预报的准确性和可靠性。

（2）通过本研究的实验验证，可以评估所设计的高低空测风测温激光雷达系统的性能和精度，有助于完善气象监测设备和技术。

5.研究方法

（1）文献调研法。通过查阅相关文献，了解分子滤波器和Fe玻尔兹曼方法的测量原理、特点及应用情况。

（2）实验研究法。设计实验方案，开展激光雷达系统的搭建、参数调节及实验验证等工作。

6.研究计划

（1）第一年：文献调研，对分子滤波器和Fe玻尔兹曼方法进行研究和分析，并制定实验方案。

（2）第二年：开展激光雷达系统的搭建和调试工作，实验验证测风测温精度。

（3）第三年：改进系统设计，并再次进行实验验证。

7.预期成果

研究完成后，将得到一套高低空测风测温激光雷达系统，并实现风速、温度等大气参数的测量。所研究的系统具有自主性、可靠性和高精度性，具有广泛的应用前景。