[發明專利]一種基于激光雷達的大氣環境數據的共享方法

在審

• 申請號: 202010581013.8
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111736176A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 楊輝;楊爍珺;劉傳旭;李新建;孫彥飛;宗軍君;候智斌;薛向峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學院
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01S7/48;G01W1/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種基于激光雷達的大氣環境數據的共享方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，用于獲取大氣環境數據的激光雷達向大氣環境中發送發射信號，激光雷達獲取發射信號在大氣環境中因發生后向散射而散射回來的信號，該散射回來的信號記為回波信號；

S2，獲取廓線元數據，廓線元數據包括激光雷達接收的回波信號的廓線；其中，回波信號的廓線由激光雷達接收的各個高度位置處的回波信號組成；

S3，將回波信號的廓線輸入到反演算法中，獲取反演廓線元數據，反演廓線元數據包括消光系數廓線、后向散射系數廓線、退偏比廓線、水汽混合比廓線；

大氣環境數據包括消光系數廓線、后向散射系數廓線、退偏比廓線、水汽混合比廓線；

S4，將與大氣環境數據相對應的激光雷達的參數、與大氣環境數據相對應的廓線元數據以及大氣環境數據發送至云平臺，完成大氣環境數據的共享；所述激光雷達的參數包括激光雷達所在位置的經度、緯度和海拔高度。

2.如權利要求1所述的基于激光雷達的大氣環境數據的共享方法，其特征在于，步驟S3中的消光系數廓線由通過激光雷達上空各個高度位置處的回波信號計算得到的消光系數組成，后向散射系數廓線由通過激光雷達上空各個高度位置處的消光系數計算得到的后向散射系數組成，退偏比廓線由通過激光雷達上空各個高度位置處的回波信號計算得到的退偏比組成；

其中，將回波信號的強度輸入到Fernald反演算法中，獲得消光系數；

將回波信號輸入到瑞利散射模型中，獲得消光后向散射比，消光系數乘以消光后向散射比，獲得后向散射系數；

計算退偏比的具體步驟如下：

S31，計算回波信號的強度垂直于回波信號傳播方向的分量，記為回波信號的垂直分量；計算回波信號的強度平行于回波信號傳播方向的分量，記為回波信號的平行分量；

S32，將回波信號的垂直分量和回波信號的平行分量分別輸入到Fernald反演算法中，分別獲得消光系數的垂直分量和消光系數的平行分量；

S33，消光系數的垂直分量除以消光系數的平行分量，獲得退偏比。

3.如權利要求2所述的基于激光雷達的大氣環境數據的共享方法，其特征在于：所述消光系數包括氣溶膠的消光系數和氮氣的消光系數；所述后向散射系數包括氣溶膠的后向散射系數和氮氣的后向散射系數；所述氣溶膠的消光系數與氣溶膠的后向散射系數之比為第一固定值，所述氮氣的消光系數與氮氣的后向散射系數之比為第二固定值。

當退偏比廓線為氣溶膠的退偏比廓線，步驟S31和S32中用于獲取氣溶膠的退偏比的回波信號的波長為532nm或355nm。

4.如權利要求1所述的基于激光雷達的大氣環境數據的共享方法，其特征在于，水汽混合比廓線由水汽混合比組成，所述水汽混合比為氮氣的水汽混合比；

計算水汽混合比的具體步驟如下：

將激光雷達獲取的所有回波信號輸入到拉曼散射模型中，獲得波長為660nm的回波信號、波長為387nm的回波信號、波長為607nm的回波信號，將波長660nm的回波信號、波長為387nm的回波信號和波長為607nm的回波信號輸入到大氣氮氣濃度比例算法，即獲取水汽混合比。

5.如權利要求1或2或3或4所述的基于激光雷達獲取大氣環境數據的方法，其特征在于：激光雷達的參數還包括激光雷達站址的編號、激光雷達站址的名稱、激光雷達站址的通信地址、激光雷達站址的郵政編碼、激光雷達站址的聯系電話、激光雷達的觀測站負責人、激光雷達的觀測人員。

6.如權利要求1所述的基于激光雷達的大氣環境數據的共享方法，其特征在于：所述大氣環境數據還包括熒光強度廓線；獲取熒光強度廓線的步驟如下：激光雷達向大氣環境中發送發射信號，發射信號遇到大氣環境中的熒光物質發生后向散射，激光雷達的熒光光學接收模塊獲取散射回來的信號，記為熒光物質的回波信號，將熒光物質的回波信號輸入到Klett反演算法中，獲得熒光強度，激光雷達上空各個高度的熒光強度組成熒光強度廓線。