[發明專利]大氣輻射傳輸修正系統及修正方法

有效

• 申請號: 201310143378.2
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103278479A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 魏合理;戴聰明;陳秀紅;黃宏華;徐赤東;姚永邦;詹杰;朱文越;饒瑞中
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/59
• 分類號: G01N21/59
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及大氣參數測量儀器及大氣輻射傳輸計算軟件領域，具體涉及一套由硬件設備和計算軟件集成的大氣輻射傳輸修正系統及修正方法。?

背景技術

使用地基光電觀測設備對空中目標進行跟蹤探測時，必須考慮大氣對目標輻射信號的衰減作用。大氣中的分子和氣溶膠粒子散射和吸收來自目標的輻射信號，使目標輻射特性測量值和目標在穿過大氣之前的輻射值存在很大的差別，且該差別隨天氣條件和局地大氣參數（如水汽和其他吸收氣體含量、大氣氣溶膠、溫度、氣壓等）有很大的變化。因此，為獲取目標的本征輻射信號，必須進行大氣修正，扣除大氣影響。?

大氣輻射傳輸修正方法包括實際大氣透過率的測量和根據探測的大氣參數模擬計算大氣透過率。目前，實時測量長斜程路徑的大氣透過率非常困難，且不易實現。而通過構建大氣光譜透過率的計算模式對測量的輻射信號進行修正是有效方法。其前提是必須具備有效的大氣光譜透過率模式和實時測量的大氣參數。?

目前，國內目標輻射測量中的大氣修正都是基于國外大氣輻射傳輸軟件（如MODTRAN等），采用標準大氣模式計算大氣透過率。其中的大氣模式與我國典型地區實際大氣存在較大差異，因此這對于我國光電工程應用來說，其在計算精度和計算效率上均存在一定局限性。?

因此，在保證計算精度和效率的前提下，開發一種適合于我國目標輻射特性測量的大氣修正軟件顯得非常有必要。與此同時，要達到實時修正測量的紅外輻射，必須實時獲取當地的大氣光學參數。因此，通過各種硬件設備實時測量大氣光學參數是進行紅外輻射傳輸大氣修正的前提。?

發明內容

本發明的目的在于針對現有目標輻射測量大氣修正計算精度和計算效率差的特點，提供一套包含大氣參數探測的硬件設備和相應的控制軟件的大氣光學參數測量系統、大氣光譜透過率計算軟件和服務于大氣透過率計算的當地大氣參數數據庫模式在內的實時大氣傳輸修正系統；根據實際測量的大氣參數，采用本修?正方法，可以得到可見光到遠紅外所關心波段的大氣透過率。在大氣窗口波段（大氣透過率大于50%的波段）的大氣傳輸修正不確定度小于15%。?

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：?

大氣輻射傳輸修正系統，其特征在于：包括有溫度濕度廓線探測系統、氣溶膠廓線探測系統、地面大氣參數測量系統、總控計算機，所述的溫度濕度廓線探測系統包括有地基微波輻射計，地基微波輻射計的信號輸出端連接有計算機一；所述的氣溶膠廓線探測系統包括有微脈沖激光雷達，微脈沖激光雷達的信號輸出端連接有計算機二；所述的地面大氣參數測量系統包括有自動氣象站、能見度儀、雨量感應器，自動氣象站、能見度儀、雨量感應器的信號輸出端共同接入計算機三；所述的計算機一、計算機二、計算機三、總控計算機分別通過網線連接路由器，總控計算機內安裝有大氣光學參數控制軟件，大氣光學參數控制軟件控制各種大氣光學參數的收集，并將收集到的大氣參數存儲在總控計算機相應文件夾目錄下面，具體為實時顯示地基微波輻射計的工作狀態和測量的0~10km范圍內的溫度、水汽廓線，并存儲其測量數據；實時顯示微脈沖激光雷達測量的0~10km范圍內的氣溶膠消光系數廓線，并存儲其測量數據；實時顯示自動氣象站測量的地面氣象參數信息，有溫度、濕度、氣壓、露點溫度、風速和風向，并存儲其測量數據；實時顯示能見度儀測量的地面能見度，并存儲其測量數據；當存在惡劣陰雨天氣時，實時顯示雨量感應器測量的降雨量，并存儲其測量數據，同時大氣光學參數控制軟件根據事先設定的閾值給出氣象報警提示；總控計算機內還安裝有大氣透過率計算軟件，通過路由器與計算任務數據中心通信，大氣透過率計算軟件根據接收的觀測目標的位置和時間信息，從總控計算機存儲的測量大氣參數文件夾下調用最近時刻測量的地面大氣參數，通過計算得到可見光到紅外波段的大氣光譜透過率，用于大氣輻射傳輸修正。?

所述的大氣輻射傳輸修正系統，其特征在于：所述的地基微波輻射計包括有微波發射單元、微波接收單元。?

所述的大氣輻射傳輸修正系統，其特征在于：所述的微脈沖激光雷達包括有半導體激光泵浦的Nd:YAG脈沖激光器、激光發射和信號接收的光學系統、高靈敏度光電探測器、高速多通道計數器，激光器垂直向上發射532nm的激光，接收光學系統接收經大氣氣溶膠后向散射的回波信號，實現大氣氣溶膠的時空分布?探測。?

所述的大氣輻射傳輸修正系統，其特征在于：所述的自動氣象站采集近地面常規氣象參數，如溫度、濕度、氣壓、露點溫度、風速和風向；所述的能見度儀，通過前向散射原理測量地面能見度；所述的雨量感應器主要是感應液態水。??