[發(fā)明專利]一種海洋環(huán)境參數(shù)的測量方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710521838.9
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107193013B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁琨;周波
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)鄂州工業(yè)技術(shù)研究院;華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01S17/88
• 分類號: G01S17/88;G01S7/48
• 代理公司: 42225 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 張凱

本發(fā)明公開了一種海洋環(huán)境參數(shù)的測量方法，涉及激光雷達(dá)領(lǐng)域，包括步驟：激光發(fā)射裝置得到散射回波信號的布里淵散射譜線，并測量當(dāng)前對應(yīng)的海洋環(huán)境參數(shù)值；構(gòu)建布里淵散射譜的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)已測量的海洋環(huán)境參數(shù)值，得到布里淵散射譜線的表達(dá)式；激光發(fā)射裝置在待測海洋環(huán)境中發(fā)射激光，并采集激光的散射回波信號，得到待測海洋環(huán)境中散射回波信號的布里淵散射譜線，根據(jù)布里淵散射譜線的表達(dá)式，計(jì)算得到待測海洋環(huán)境參數(shù)。提供一種海洋環(huán)境參數(shù)的測量方法，不僅可以實(shí)時(shí)地測量出海洋環(huán)境參數(shù)，實(shí)時(shí)性好，而且方法簡單，操作方便，測量效率高，節(jié)省了人力物力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光雷達(dá)領(lǐng)域，具體涉及一種海洋環(huán)境參數(shù)的測量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在人類賴以生存的地球上，海洋的面積十分廣闊，海洋占整個(gè)地球表面積的71％，它不但是地球上主要的水資源的來源，更重要的是它是地球的主要熱源之一，它的熱運(yùn)動能夠改變地球的環(huán)境溫度分布，造成自然條件的季節(jié)性或突發(fā)性改變，進(jìn)而影響到自然環(huán)境以及人類的生產(chǎn)和生活，因此，海洋環(huán)境參數(shù)的測量顯得尤為重要。

海洋環(huán)境參數(shù)種類很多，海洋溫度分布可以反映海洋的熱能流動和熱交換特性；海水的溫度分布，尤其是垂直溫度分布，可以反映海洋洋流運(yùn)動狀況；海水的鹽度分布可以反映海洋與大氣熱交換狀況。可見，海洋環(huán)境參數(shù)可以對于海洋環(huán)境監(jiān)控、海洋生物研究以及自然災(zāi)害的預(yù)測等都起到非常重要的作用。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用直接測量法，來測量海洋環(huán)境參數(shù)。但是，由于海洋環(huán)境參數(shù)眾多，需要分別每個(gè)參數(shù)分別進(jìn)行測量，不僅耗費(fèi)較多的人力物力，而且測量操作復(fù)雜，測量效率低下，導(dǎo)致實(shí)時(shí)性差，無法滿足海洋環(huán)境監(jiān)控實(shí)時(shí)性的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種海洋環(huán)境參數(shù)的測量方法，不僅可以實(shí)時(shí)地測量出海洋環(huán)境參數(shù)，實(shí)時(shí)性好，而且方法簡單，操作方便，測量效率高，節(jié)省了人力物力。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種海洋環(huán)境參數(shù)的測量方法，包括如下步驟：

S1：激光發(fā)射裝置在已知海洋環(huán)境中發(fā)射激光，并采集所述激光的散射回波信號，得到已知海洋環(huán)境中散射回波信號的布里淵散射譜線，并測量當(dāng)前對應(yīng)的海洋環(huán)境參數(shù)值；

S2：構(gòu)建布里淵散射譜的數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型參數(shù)包括：海洋環(huán)境參數(shù)、G因子參數(shù)、布里淵散射譜線的頻率；

S3：根據(jù)已測量的海洋環(huán)境參數(shù)值，將所述布里淵散射譜線和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合，得到G因子參數(shù)和布里淵散射譜線的頻率，將得到的G因子參數(shù)和布里淵散射譜線的頻率代入所述數(shù)學(xué)模型，得到布里淵散射譜線的表達(dá)式；

S4：激光發(fā)射裝置在待測海洋環(huán)境中發(fā)射激光，并采集所述激光的散射回波信號，得到待測海洋環(huán)境中所述散射回波信號的布里淵散射譜線，根據(jù)所述布里淵散射譜線的表達(dá)式，計(jì)算得到待測海洋環(huán)境參數(shù)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述數(shù)學(xué)模型的表達(dá)式為：

式中，表示反斯托克斯峰譜線，為反斯托克斯峰的中心頻率，為正斯托克斯峰譜線，為正斯托克斯峰的中心頻率，S(ω₀)為布里淵散射譜線，ω₀為布里淵散射譜線的中心頻率；

所述反斯托克斯峰譜線、正斯托克斯峰譜線和布里淵散射譜線的表達(dá)式相同，對應(yīng)的中心頻率不同。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，當(dāng)所述海洋環(huán)境參數(shù)為海洋溫度時(shí)，所述布里淵散射譜線的表達(dá)式具體為：

式中，為普朗克常數(shù)，ω為中心頻率，為聲子的平均數(shù)量，k為波矢，T為溫度，n為聲子數(shù)量，c為光速，A為菲涅爾常數(shù)，Γ為聲子強(qiáng)度衰變率，G(Γ/2)為G因子參數(shù)。