[發明專利]測量大氣邊界層高度的方法

有效

• 申請號: 201310045481.3
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103135113A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 楊婷;王自發;張偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院大氣物理研究所
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種測量大氣邊界層高度的方法，其特征在于，包括：

步驟A，由激光雷達向空中發射脈沖激光，接收經過大氣散射與吸收后的回波信號；

步驟B，以預設的采樣頻率對所述回波信號的強度進行采樣，得到不同散射目標高度對應的回波信號強度，其中，散射目標高度通過回波信號采集時間與脈沖激光發射時間的時間差計算；

步驟C，對每一回波信號強度進行訂正，得到距離訂正回波信號；

步驟D，由多個距離訂正回波信號，按照以下公式計算大氣邊界層的高度：其中，RSCS為多個距離訂正回波信號的其中之一，R為該回波信號對應的散射目標高度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C包括：

利用以下公式進行信號強度訂正：RS’＝RS×Y(R)，其中，RS為訂正前的回波信號強度，RS’為信號強度訂正后的回波信號強度，Y(R)為散射目標高度對應的訂正因子；

利用以下公式對信號強度訂正后的回波信號進行背景噪音去除及距離訂正：RSCS＝(RS′-RS₀)R²，其中，RSCS為距離訂正回波信號，RS’為訂正后的回波信號強度，RS₀為背景噪音。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步驟C之后還包括：利用預設閾值對距離訂正回波信號強度進行篩選，大于該預設閾值t的距離訂正回波信號被篩除；

所述步驟D中，所述多個距離訂正回波信號為除被篩除距離訂正回波信號外的距離訂正回波信號。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述脈沖激光的波長為532nm，所述t＝5×10⁸；或所述脈沖激光的波長為1064nm，所述t＝2×10⁹。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述由多個距離訂正回波信號計算大氣邊界層的高度的步驟之后還包括：

步驟E，判斷得到的大氣邊界層高度是否符合時間連續性特征，如果是，執行步驟E1，否則，執行步驟E2；

步驟E1，輸出該大氣邊界層高度；

步驟E2，該距離訂正回波信號被篩除，重新執行步驟D，所述步驟D中，所述多個距離訂正回波信號為除被篩除距離訂正回波信號外的距離訂正回波信號。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述脈沖激光的波長與當前大氣中氣溶膠粒子直徑相匹配。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步驟A包括：由激光雷達向空中發射兩不同波長的脈沖激光；接收經過大氣散射與吸收后的兩組回波信號，經分色鏡對接收到的激光束進行波長區分；

所述步驟D之后還包括：按照相應權重對由兩個波長的脈沖激光得到的大氣邊界層高度進行處理，獲得最終的大氣邊界層高度；

??????h＝a₁×h₁+a₂×h₂

其中，h為最終得到的大氣邊界層高度；h₁為依據第一波長激光計算的大氣邊界層高度，a₁為其權重；h₂為依第二波長激光計算的大氣邊界層高度，a₂為其權重，a₁和a₂取決于當前天氣情況下各種粒徑大氣例子所占的比例。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，a₁＝a₂＝0.5。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟C之后還包括：

利用預設閾值對兩組距離訂正回波信號進行篩選；

在兩組距離訂正回波信號中，篩除目標散射高度集合Ф對應的距離訂正回波信號，Ф＝Ф1+Ф2，其中，Ф1為第一波長脈沖激光對應的一組距離訂正回波信號中，大于第一預設閾值t1的距離訂正回波信號對應的目標散射高度集合；Ф2為第二波長脈沖激光對應的一組距離訂正回波信號中，大于第二預設閾值t2的距離訂正回波信號對應的目標散射高度集合。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于：所述第一波長為532nm，所述t1＝5×10⁸；所述第二波長為1064nm，所述t2＝2×10⁹。