專利名稱：一種多波長(zhǎng)大氣消光系數(shù)高度分布數(shù)據(jù)反演方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大氣光學(xué)，具體是一種將對(duì)應(yīng)激光雷達(dá)發(fā)射波長(zhǎng)的消光系數(shù)高度分布數(shù)據(jù)反演至其他波長(zhǎng)的方法。
背景技術(shù)：
激光雷達(dá)自1962年問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的研究和發(fā)展，已得到了廣泛的應(yīng)用。它以激光為光源，通過(guò)探測(cè)激光與目標(biāo)物相互作用而產(chǎn)生的輻射信號(hào)來(lái)遙感目標(biāo)物。與普通微波雷達(dá)相比，激光雷達(dá)由于使用的是激光束，工作頻率較微波高了許多，有很多優(yōu)點(diǎn)，如分辨率高，可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率；低空探測(cè)性能好，抗有源于擾能力強(qiáng)；單色性好，方向性強(qiáng)；體積小，質(zhì)量輕等，因此已經(jīng)成為目前對(duì)大氣、海洋和陸地進(jìn)行高精度遙感探測(cè)的有效手段，廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、航天、通信、導(dǎo)航和定位等高新技術(shù)領(lǐng)域。特別是在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、氣象要素測(cè)量等方面顯示了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和突出的發(fā)展前景。激光雷達(dá)是一種可以測(cè)量氣溶膠消光系數(shù)高度分布的激光雷達(dá)，它通過(guò)測(cè)量大氣后向米散射信號(hào)來(lái)反演得到大氣氣溶膠的消光系數(shù)。通常測(cè)量得到的氣溶膠消光系數(shù)高度分布與激光發(fā)射波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，無(wú)法反演得到其他波長(zhǎng)的氣溶膠消光系數(shù)高度分布。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一般采用的方法是建立一套雙波長(zhǎng)激光雷達(dá)，利用兩個(gè)波長(zhǎng)的激光同時(shí)探測(cè)大氣，分別得到對(duì)應(yīng)發(fā)射波長(zhǎng)的兩組消光系數(shù)分布，反演得到其他波長(zhǎng)的消光系數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種利用激光雷達(dá)結(jié)合太陽(yáng)輻射計(jì)來(lái)測(cè)量并反演得到多波長(zhǎng)消光系數(shù)高度分布數(shù)據(jù)的方法。本發(fā)明的原理:技術(shù)方案為使用太陽(yáng)輻射計(jì)測(cè)量并反演得到多個(gè)波長(zhǎng)的整層大氣氣溶膠光學(xué)厚度。在假設(shè)大氣粒徑譜分布滿足榮格譜分布的情況下，計(jì)算得到大氣渾濁度系數(shù)與波長(zhǎng)指數(shù)；微脈沖激光雷達(dá)測(cè)量對(duì)應(yīng)發(fā)射激光波長(zhǎng)的大氣回波信號(hào)，利用Fernald方法將測(cè)量結(jié)果求解得到大氣氣溶膠消光系數(shù)的高度分布廓線；結(jié)合大氣渾濁度系數(shù)與波長(zhǎng)指數(shù)將激光雷達(dá)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)反演到其他波長(zhǎng)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:—種多波長(zhǎng)大氣消光系數(shù)高度分布數(shù)據(jù)反演方法，利用激光雷達(dá)結(jié)合太陽(yáng)輻射計(jì)來(lái)測(cè)量并反演得到多個(gè)激光波長(zhǎng)消光系數(shù)高度分布數(shù)據(jù)，方法具體包括三個(gè)步驟:(I)利用太陽(yáng)輻射計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到大氣渾濁度系數(shù)與波長(zhǎng)指數(shù)；在晴朗無(wú)云天氣，利用太陽(yáng)輻射計(jì)沿太陽(yáng)光路測(cè)量多個(gè)波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻照度，假設(shè)大氣粒徑譜分布滿足榮格譜分布的情況下，計(jì)算得到大氣渾濁度系數(shù)與波長(zhǎng)指數(shù)。(2)微脈沖激光雷達(dá)測(cè)量大氣氣溶膠消光系數(shù)高度分布廓線；利用Fernald方法反演微脈沖激光雷達(dá)的回波數(shù)據(jù)，得到對(duì)應(yīng)激光雷達(dá)發(fā)射波長(zhǎng)的大氣氣溶膠消光系數(shù)的高度分布廓線。(3)大氣氣溶膠消光系數(shù)高度分布的多波長(zhǎng)反演。
利用測(cè)量得到的大氣渾濁度系數(shù)與波長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算得到激光雷達(dá)發(fā)射波長(zhǎng)及待測(cè)波長(zhǎng)的大氣氣溶膠光學(xué)厚度。將其與激光雷達(dá)測(cè)量得到的對(duì)應(yīng)激光雷達(dá)發(fā)射波長(zhǎng)的大氣氣溶膠消光系數(shù)高度分布廓線帶入下式，計(jì)算得到待測(cè)波長(zhǎng)的大氣氣溶膠消光系數(shù)高度分布廓線。
權(quán)利要求
1.一種多波長(zhǎng)大氣消光系數(shù)高度分布數(shù)據(jù)反演方法，其特征在于，利用激光雷達(dá)結(jié)合太陽(yáng)輻射計(jì)來(lái)測(cè)量并反演得到多個(gè)激光波長(zhǎng)消光系數(shù)高度分布數(shù)據(jù)，方法具體包括三個(gè)步驟: (1)利用太陽(yáng)輻射計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到大氣渾濁度系數(shù)與波長(zhǎng)指數(shù)； 在晴朗無(wú)云天氣，利用太陽(yáng)輻射計(jì)沿太陽(yáng)光路測(cè)量多個(gè)波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻照度，假設(shè)大氣粒徑譜分布滿足榮格譜分布的情況下，計(jì)算得到大氣渾濁度系數(shù)與波長(zhǎng)指數(shù)。
(2)微脈沖激光雷達(dá)測(cè)量大氣氣溶膠消光系數(shù)高度分布廓線； 利用Fernald方法反演微脈沖激光雷達(dá)的回波數(shù)據(jù)，得到對(duì)應(yīng)激光雷達(dá)發(fā)射波長(zhǎng)的大氣氣溶膠消光系數(shù)的高度分布廓線。
(3)大氣氣溶膠消光系數(shù)高度分布的多波長(zhǎng)反演。
利用測(cè)量得到的大氣渾濁度系數(shù)與波長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算得到激光雷達(dá)發(fā)射波長(zhǎng)及待測(cè)波長(zhǎng)的大氣氣溶膠光學(xué)厚度。將其與激光雷達(dá)測(cè)量得到的對(duì)應(yīng)激光雷達(dá)發(fā)射波長(zhǎng)的大氣氣溶膠消光系數(shù)高度分布廓線帶入下式，計(jì)算得到待測(cè)波長(zhǎng)的大氣氣溶膠消光系數(shù)高度分布廓線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微脈沖氣溶膠激光雷達(dá)的多波長(zhǎng)消光系數(shù)高度分布數(shù)據(jù)的反演方法，其特征是步驟I中，太陽(yáng)輻射計(jì)可以測(cè)量并計(jì)算得到兩種以上波長(zhǎng)的大氣氣溶膠光學(xué)厚度。在假設(shè)大氣氣溶膠粒徑譜滿足榮格譜分布的情況下，計(jì)算得到大氣渾濁度系數(shù)β和波長(zhǎng)指數(shù)α。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微脈沖氣溶膠激光雷達(dá)的多波長(zhǎng)消光系數(shù)高度分布數(shù)據(jù)的反演方法，其特征是步驟2中，微脈沖激光雷達(dá)的測(cè)量時(shí)間與測(cè)量路徑要與太陽(yáng)輻射計(jì)保持一致。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用激光雷達(dá)結(jié)合太陽(yáng)輻射計(jì)來(lái)測(cè)量并反演得到多個(gè)激光波長(zhǎng)消光系數(shù)高度分布數(shù)據(jù)的方法。用于將激光雷達(dá)測(cè)量得到的對(duì)應(yīng)發(fā)射波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)反演到其他波長(zhǎng)。本發(fā)明利用太陽(yáng)輻射計(jì)測(cè)量并反演得到多個(gè)波長(zhǎng)的整層大氣氣溶膠光學(xué)厚度。在假設(shè)大氣粒徑譜分布滿足榮格譜分布的情況下，計(jì)算得到大氣渾濁度系數(shù)與波長(zhǎng)指數(shù)。利用大氣渾濁度系數(shù)與波長(zhǎng)指數(shù)將激光雷達(dá)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)反演到其他波長(zhǎng)。本發(fā)明合理利用了兩臺(tái)相對(duì)獨(dú)立的測(cè)量設(shè)備，減少了建立雙波長(zhǎng)甚至多波長(zhǎng)激光雷達(dá)的投入。
文檔編號(hào)G01N21/17GK103115872SQ201210596359
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者強(qiáng)希文, 李志朝, 吳敏, 劉晶儒, 常金勇, 宗飛, 徐云岫 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63655部隊(duì)