[發明專利]一種基于布里淵激光雷達系統的大氣溫度測量方法

有效

• 申請號: 201710189149.2
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN107015243B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 梁琨;周波
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01K13/02
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

1.一種利用布里淵激光雷達系統測量大氣溫度的方法，所述方法包括：

S1利用Tenti S6氣體瑞利布里淵廓線模型計算得到不同溫度和壓強下的譜線線寬；

S2根據步驟S1中的溫度、壓強和譜線線寬數據，利用萊溫伯格-麥夸特擬合算法對線寬與大氣溫度和壓強之間的關系進行擬合得到相對應的關系式：

T＝c₀+c₁l+c2p+c₃l²+c₄p²+c₅lp+c₆l³+c₇p³+c₈lp²+c₉l²p

其中，l表示線寬，p表示壓強，c_i表示系數，i＝1,2,…,9；

S3對由布里淵激光雷達系統激光器向空中發射激光并經大氣后向散射后形成的激光回波信號進行處理，得到激光回波頻譜信號，并對該激光回波頻譜信號進行處理，去除其中的米氏散射，從而得到頻譜線寬；

S4，計算獲得當前條件下的壓強，并利用獲得的壓強和及步驟S3中得到的線寬，通過步驟S2中的關系式即可得到大氣溫度信息。

2.根據權利要求1所述的一種利用布里淵激光雷達系統測量大氣溫度的方法，其中，所述激光回波頻譜信號光譜由瑞利散射譜，米氏散射譜，布里淵散射譜疊加而成，步驟S3中對所述激光回波頻譜信號進行處理具體包括：

S301采用高斯函數對激光回波頻譜信號中的瑞利布里淵散射譜建模，所建模型為：

式中V_RB(v)表示瑞利布里淵散射譜，V_Rayl(v)表示瑞利散射譜，表示正向布里淵散射譜，表示反向布里淵散射譜，A表示瑞利散射譜的強度；

S302激光回波信號建模，其中采用狄爾克函數對米氏散射建模，得到：

式中V表示激光回波信號，I_Mie·δ(v)表示米氏散射譜，f(v)表示FP標準具相對應的器件函數，表示卷積；

S303使用萊溫伯格-麥夸特最小二乘擬合算法和步驟S302中的激光回波信號模型對激光回波信號進行曲線擬合，得到相對應的瑞利布里淵譜線，即可測得頻譜線寬。

3.根據權利要求1或2所述的一種利用布里淵激光雷達系統測量大氣溫度的方法，其中，所述步驟S3中得到激光回波頻譜信號的具體過程為：

S311激光器發射系統向大氣發射脈沖激光；

S312激光器接收系統接收經大氣后向散射后形成的激光回波信號，并將其轉換為激光準直回波信號，經過光學濾波器并利用多光束干涉原理得到一組等傾干涉條紋；

S313所述條紋由光電探測器接收，完成光電轉換，并將得到的電信號變換成對應的頻譜，即為激光回波頻譜信號。

4.一種利用布里淵激光雷達系統測量大氣溫度的方法，具體包括如下步驟：

S1布里淵激光雷達系統的激光器向空中發射直準脈沖光，經過大氣后向散射后形成激光回波信號；

S2所述激光回波信號經過法布里珀羅干涉儀后被光電倍增管接收并進行光電轉換，然后輸出電信號；

S3對電信號進行處理得到相應的激光回波信號的頻譜；

S4對所述激光回波信號頻譜進行曲線擬合，去除激光回波信號中的米氏散射譜，得到瑞利布里淵散射譜，即可測得頻譜線寬；

S5計算獲得當前條件下的壓強，并利用獲得的壓強和及步驟S4中得到的線寬，通過線寬與大氣溫度和壓強之間的關系，即可得到大氣溫度信息。