[發明專利]一種激光雷達反演中低云層下方消光系數的修正方法

在審

• 申請號: 201611259062.X
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106596355A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 高潔;李嶺;劉勝利;萬學平
• 申請（專利權）人: 無錫中科光電技術有限公司
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01S17/95;G01S7/48
• 代理公司: 無錫市朗高知識產權代理有限公司32262
• 代理人: 趙華

1.一種激光雷達反演中低云層下方消光系數的修正方法，主要步驟如下：

(1)米散射激光雷達后向散射回波信號對應的激光雷達方程為：

$P\left(R\right)=\frac{C\mathrm{\β}\left(R\right)}{R^2}\exp \[-2{\∫}_0^R\mathrm{\α}\left(r\right)dr\]$

其中：P(R)為激光雷達接收到距離R處的后向散射回波信號(W)；

C為激光雷達系統常數(W·km³·sr)，

β(R)為距離R處的總后向散射系數(km^-1·sr^-1)，

其中，β(R)＝β_a(R)+β_m(R)，β_a(R)和β_m(R)分別是距離R處氣溶膠和大氣分子的后向散射系數，

α(R)是距離R處總的消光系數(km-1)，α(R)＝α_a(R)+α_m(R),α_a(R)和α_m(R)分別是距離R處氣溶膠和大氣分子的消光系數；

(2)激光雷達信號遠端的背景基線信號作為背景噪聲，對激光雷達信號進行扣除背景噪聲操作，得到有效信號P_effect(R)，并進行距離平方校正，有PRR＝P_effect(R)·R²；

(3)利用Fernald反演方法對PRR進行消光系數反演，即可得到原始的消光系數α_a(R)；

(4)利用PRR數據進行云層判定，若無中低云層，則結束；若含有中低云層，進行如下(5)至(7)步驟；

(5)對含有中低云層的PRR進行云層濾除，即刪除云層所在高度區間的數值，并利用樣條插值法擬合得到原云層對應高度區間的擬合數據，記為PRR'；

(6)利用Fernald方法對PRR'進行消光系數反演，即可得到偽無云數據對應的消光系數，記為α_a'(R)；

(7)利用α_a'(R)對原始的α_a(R)的云下部分進行修正，即直接替換掉云下部分的數值，最終得到修正的氣溶膠消光系數α_{α_fixed}(R)。