[發(fā)明專利]一種氣溶膠光學參數(shù)探測方法及高光譜激光雷達探測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810202145.8
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108303706A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卜令兵;王勤
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01S17/88
• 分類號: G01S17/88;G01N21/47
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮;裴詠萍

1.一種基于高光譜激光雷達的氣溶膠光學參數(shù)探測方法，其特征在于：該探測方法采用YAG激光器產(chǎn)生激光，經(jīng)FP標準具形成若干獨立的窄帶寬譜線后垂直發(fā)射向大氣，接收大氣的后散射光信號，再經(jīng)同一FP標準具進行大氣分子瑞利散射信號和氣溶膠米散射信號的分離，通過分別采集大氣的散射信號及大氣分子瑞利散射信號，計算得到氣溶膠光學參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測方法，其特征在于：所述氣溶膠光學參數(shù)的計算方法如下：

（1）所述大氣的后散射光信號分為兩路：一路直接進入光電探測器進行光子信號接收，為M通道；另一路經(jīng)FP標準具進行大氣分子瑞利散射信號和氣溶膠米散射信號的分離后，瑞利散射信號進入光電探測器進行光子信號接收，為F通道；分別統(tǒng)計兩路通道接收到的光子數(shù)；

（2）由公式7、8表達兩路通道接收到的光子數(shù)：

式中， 、分別為M和F通道接收到的光子數(shù)；、為兩路的分光比；、為兩路的系統(tǒng)常數(shù)，包括激光能量、光學效率和探測器的量子效率；代表激光雷達的距離因子；為距離分辨率；為距離分辨率；和分別是氣溶膠和大氣分子的后向散射系數(shù)；分別是氣溶膠和大氣分子的消光系數(shù)；和分別為氣溶膠和大氣分子散射信號通過FP標準具的透過率；

（3）根據(jù)公式9以及M和F通道接收到的光子數(shù)比值，計算大氣后向散射比R_b：

式中，K為校準常數(shù)；

（3）根據(jù)公式10以及大氣后向散射比R_b、大氣分子的后向散射系數(shù)β_m，計算氣溶膠的后向散射系數(shù)：

。

3.一種高光譜激光雷達探測系統(tǒng)，其特征在于：包括激光器、擴束鏡、FP標準具、第一分束鏡、第一分束鏡、第一波片、望遠鏡、45°全反鏡、小孔、準直鏡、濾光片、第二波片、半透鏡、FP標準具、第二分束鏡、第一匯聚透鏡、第二匯聚透鏡、第一光電探測器、第二光電探測器、信號采集模塊、主控系統(tǒng)；所述激光器發(fā)射出激光依次經(jīng)擴束鏡、FP標準具、、第一分束鏡、第一波片后垂直進入大氣；所述望遠鏡接收大氣后向散射信號后，再依次經(jīng)45°全反鏡、小孔、準直鏡、濾光片、第二波片到達半透鏡，由半透鏡將信號分為兩路，一路為半透鏡反射信號直接經(jīng)第一匯聚透鏡進入第一光電探測器，另一路為半透鏡透過信號依次經(jīng)所述FP標準具、第二分束鏡和第二匯聚透鏡后進入第二光電探測器；所述第一光電探測器和第二光電探測器分別通過信號采集模塊與主控系統(tǒng)相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高光譜激光雷達探測系統(tǒng)，其特征在于：所述激光器采用YAG激光器；所述望遠鏡采用200mm的卡塞格林望遠鏡，其焦距為2032mm；所述光電探測器采用H10682-110型號的光電倍增管；所述信號采集模塊采用P7882型號的光子計數(shù)卡。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高光譜激光雷達探測系統(tǒng)，其特征在于：所述FP標準具的自由光譜范圍為2GHz。