[發明專利]一種多波長激光雷達氣溶膠粒子譜分布反演方法及系統

在審

• 申請號: 201810345016.4
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108535149A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 劉振興;陸劍鋒
• 申請（專利權）人: 泰州職業技術學院
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01S17/88
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

1.一種多波長激光雷達氣溶膠粒子譜分布反演方法，其特征在于，所述多波長激光雷達氣溶膠粒子譜分布反演方法包括：

獲取光學數據和正則參數；所述光學數據包括氣溶膠消光系數和氣溶膠后向散射系數；

確定核矩陣；

根據所述核矩陣、所述光學數據以及所述正則參數，計算權系數；

根據所述光學數據、所述核矩陣、所述權系數，計算評估誤差；

確定評估集合；

判斷所述評估誤差是否在所述評估集合內，得到第一判斷結果；

若所述第一判斷結果表示所述評估誤差不在所述評估集合內，則調整所述正則參數，返回計算權系數步驟；

若所述第一判斷結果表示所述評估誤差在所述評估集合內，則根據所述權系數，反演確定大氣氣溶膠粒子譜分布。

2.根據權利要求1所述的多波長激光雷達氣溶膠粒子譜分布反演方法，其特征在于，所述獲取光學數據，具體包括：

獲取多波長激光雷達數據；所述多波長激光雷達數據包括：355nm、532nm和1064nm波長的米-瑞麗散射信號，以及387nm和607nm波長的拉曼散射信號；

采用弗納爾德算法和拉曼激光雷達算法，對所述多波長激光雷達數據進行反演，計算氣溶膠消光系數和氣溶膠后向散射系數。

3.根據權利要求1所述的多波長激光雷達氣溶膠粒子譜分布反演方法，其特征在于，所述確定核矩陣，具體包括：

根據以下公式確定核矩陣；所述公式為：

其中，A_Pj(m)表示由相應的核函數K_P(r,m)和基函數B_j(r)計算得到的核矩陣元素；j＝1,...,5，對應相應的基函數；p＝(i,λ)，表示數據種類以及波長，i＝α,β，α表示氣溶膠消光系數；β表示氣溶膠后向散射系數；λ＝0.355,…,1.064μm；B_j(r)為三角基函數，K_P(r,m)為核函數，r_max和r_min分別表示積分的上限和下限，r表示氣溶膠粒子半徑，m表示氣溶膠復折射指數。

4.根據權利要求3所述的多波長激光雷達氣溶膠粒子譜分布反演方法，其特征在于，所述根據所述核矩陣、所述光學數據以及所述正則參數，計算權系數，具體包括：

根據以下公式計算權系數，所述公式為：

其中，w_j表示權系數；H_pj表示帶寬矩陣元素；表示核矩陣元素的轉置；γ為正則參數，正則參數的初始值為10^-3；g_p表示光學數據的種類以及波長。

5.根據權利要求1所述的多波長激光雷達氣溶膠粒子譜分布反演方法，其特征在于，所述根據所述光學數據、所述核矩陣、所述權系數，計算評估誤差，具體包括：

根據所述光學數據、所述核矩陣、所述權系數，計算剩余誤差Δy；

根據所述剩余誤差Δy，計算評估誤差t；所述評估誤差t的計算公式為t＝sort(|Δy|)。

6.根據權利要求1所述的多波長激光雷達氣溶膠粒子譜分布反演方法，其特征在于，所述確定評估集合，具體包括：

確定邊界值上限U_n(θ)；所述邊界值上限U_n(θ)為

確定邊界值下限L_n(θ)；所述邊界值下限L_n(θ)為其中F(θ)＝2φ((θ/σ_n))-1，φ(x)表示高斯分布的累積分布函數，θ表示噪聲尺度，表示方差為的零均值高斯白噪聲；

根據所述邊界值上限U_n(θ)和所述邊界值下限L_n(θ)，確定評估集合。