[發明專利]一種微脈沖激光雷達的系統常數定標方法

無效

• 申請號: 201210539815.8
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103048653A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 強希文;吳敏;李志朝;劉晶儒;常金勇;宗飛;徐云岫
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63655部隊
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明屬于激光雷達常數定標技術領域，涉及一種微脈沖激光雷達的系統常數定標方法。

背景技術

激光雷達作為主動遙感探測工具已經有數十年的歷史，隨著激光技術、信號探測和數據采集方面的技術發展迅速，激光雷達在對流層氣溶膠的探測高度、垂直跨度、空間分辨率、時間上的連續監測、測量精度等方面都有非常好的效果。激光雷達系統常數是激光雷達的一個重要參數，它與激光雷達系統的許多參數有關。為了確保測量數據的準確性，需要對激光雷達系統常數進行定標。如果能夠知道激光雷達系統常數參數，則可以利用激光雷達測量給出準確的大氣氣溶膠消光系數高度分布數據。

當前有四種實驗方法可以用來確定微脈沖激光雷達常數。一、選擇晴朗、穩定、能見度極好的天氣條件，利用標準漫反射靶法進行定標；二、利用粒子計數器得到氣溶膠粒子譜分布和濾膜采樣得到虛折射指數來計算大氣后向散射系數，消光系數和消光后向散射比來定標激光雷達常數。三、在大氣分子散射起主要作用，氣溶膠散射貢獻極少的天氣條件下，計算激光雷達常數。四、利用太陽輻射計與較大功率的激光雷達共同實驗定標雷達常數?？傮w而言微脈沖激光雷達常數定標工作是一件繁瑣或者比較困難的事情。

發明內容

本發明解決的問題在于提供一種微脈沖激光雷達的系統常數定標方法，利用太陽輻射計和微脈沖激光雷達測量整層大氣氣溶膠光學厚度，將兩者進行比對，得到定標系數，其操作簡單，而且具有時間與空間上的一致性。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種微脈沖激光雷達的系統常數定標方法，包括以下步驟：

1）在晴朗無云天氣，利用太陽輻射計沿太陽光路測量多個波長的太陽直射輻射，得到這些波長所對應的整層大氣的氣溶膠光學厚度τ；

當大氣氣溶膠粒譜分布符合榮格譜時，利用埃斯屈朗公式擬合給出大氣渾濁度系數β和波長指數α；

τ=βλ^-α????（1）

結合激光雷達發射波長λ_L，代入（1）式中，得到激光雷達發射波長對應的整層大氣氣溶膠光學厚度τ_L；

2）在太陽輻射計測量的同時，利用微脈沖激光雷達沿相同路徑測量大氣氣溶膠消光系數高度分布；

將近地面至6km的大氣氣溶膠消光系數廓線沿高度積分得到6km以下的大氣氣溶膠光學厚度，作為激光雷達測量的整層大氣氣溶膠光學厚度；

3）步驟1）與步驟2）所測的整層大氣氣溶膠光學厚度相等，那么微脈沖激光雷達的系統常數通過（2）式計算得到：

k=τL∫06000σzdz---(2)]]>

其中：τ_L為太陽輻射計測量得到的激光雷達發射波長對應的整層大氣氣溶膠光學厚度；

σ_z為激光雷達測量得到的大氣氣溶膠消光系數高度分布廓線；

k為微脈沖激光雷達的系統常數。

所述的太陽輻射計所檢測的多個波長為λ₁、λ₂…λ_n，n>2。

所述的太陽輻射計所檢測的多個波長為可見光到近紅外波段；激光雷達發射波長為可見光波段。

所述微脈沖激光雷沿相同路徑測量氣溶膠后向Mie散射信號，利用Fernald方法將測量結果反演得到大氣氣溶膠消光系數的高度分布廓線。

所述利用太陽輻射計數據給出兩個以上波長的大氣氣溶膠光學厚度。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明提供的一種微脈沖激光雷達的系統常數定標方法，通過利用太陽輻射計和微脈沖激光雷達同時測量整層大氣氣溶膠光學厚度，保證了定標過程在時間與空間上的一致性；利用近地面至高度6km的大氣氣溶膠光學厚度，與太陽輻射計測量得到的整層大氣氣溶膠光學厚度比對，得到激光雷達的系統常數。