[發(fā)明專利]一種基于激光雷達(dá)的大氣環(huán)境數(shù)據(jù)的共享方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010581013.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN111736176A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍陸軍炮兵防空兵學(xué)院
• 主分類號(hào): G01S17/95
• 分類號(hào): G01S17/95;G01S7/48;G01W1/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種基于激光雷達(dá)的大氣環(huán)境數(shù)據(jù)的共享方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，用于獲取大氣環(huán)境數(shù)據(jù)的激光雷達(dá)向大氣環(huán)境中發(fā)送發(fā)射信號(hào)，激光雷達(dá)獲取發(fā)射信號(hào)在大氣環(huán)境中因發(fā)生后向散射而散射回來(lái)的信號(hào)，該散射回來(lái)的信號(hào)記為回波信號(hào)；

S2，獲取廓線元數(shù)據(jù)，廓線元數(shù)據(jù)包括激光雷達(dá)接收的回波信號(hào)的廓線；其中，回波信號(hào)的廓線由激光雷達(dá)接收的各個(gè)高度位置處的回波信號(hào)組成；

S3，將回波信號(hào)的廓線輸入到反演算法中，獲取反演廓線元數(shù)據(jù)，反演廓線元數(shù)據(jù)包括消光系數(shù)廓線、后向散射系數(shù)廓線、退偏比廓線、水汽混合比廓線；

大氣環(huán)境數(shù)據(jù)包括消光系數(shù)廓線、后向散射系數(shù)廓線、退偏比廓線、水汽混合比廓線；

S4，將與大氣環(huán)境數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的激光雷達(dá)的參數(shù)、與大氣環(huán)境數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的廓線元數(shù)據(jù)以及大氣環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺(tái)，完成大氣環(huán)境數(shù)據(jù)的共享；所述激光雷達(dá)的參數(shù)包括激光雷達(dá)所在位置的經(jīng)度、緯度和海拔高度。

2.如權(quán)利要求1所述的基于激光雷達(dá)的大氣環(huán)境數(shù)據(jù)的共享方法，其特征在于，步驟S3中的消光系數(shù)廓線由通過激光雷達(dá)上空各個(gè)高度位置處的回波信號(hào)計(jì)算得到的消光系數(shù)組成，后向散射系數(shù)廓線由通過激光雷達(dá)上空各個(gè)高度位置處的消光系數(shù)計(jì)算得到的后向散射系數(shù)組成，退偏比廓線由通過激光雷達(dá)上空各個(gè)高度位置處的回波信號(hào)計(jì)算得到的退偏比組成；

其中，將回波信號(hào)的強(qiáng)度輸入到Fernald反演算法中，獲得消光系數(shù)；

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

計(jì)算退偏比的具體步驟如下：

S31，計(jì)算回波信號(hào)的強(qiáng)度垂直于回波信號(hào)傳播方向的分量，記為回波信號(hào)的垂直分量；計(jì)算回波信號(hào)的強(qiáng)度平行于回波信號(hào)傳播方向的分量，記為回波信號(hào)的平行分量；

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

S33，消光系數(shù)的垂直分量除以消光系數(shù)的平行分量，獲得退偏比。

3.如權(quán)利要求2所述的基于激光雷達(dá)的大氣環(huán)境數(shù)據(jù)的共享方法，其特征在于：所述消光系數(shù)包括氣溶膠的消光系數(shù)和氮?dú)獾南庀禂?shù)；所述后向散射系數(shù)包括氣溶膠的后向散射系數(shù)和氮?dú)獾暮笙蛏⑸湎禂?shù)；所述氣溶膠的消光系數(shù)與氣溶膠的后向散射系數(shù)之比為第一固定值，所述氮?dú)獾南庀禂?shù)與氮?dú)獾暮笙蛏⑸湎禂?shù)之比為第二固定值。

當(dāng)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(hào)的波長(zhǎng)為532nm或355nm。

4.如權(quán)利要求1所述的基于激光雷達(dá)的大氣環(huán)境數(shù)據(jù)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?dú)獾乃旌媳龋?/p>

計(jì)算水汽混合比的具體步驟如下：

將激光雷達(dá)獲取的所有回波信號(hào)輸入到拉曼散射模型中，獲得波長(zhǎng)為660nm的回波信號(hào)、波長(zhǎng)為387nm的回波信號(hào)、波長(zhǎng)為607nm的回波信號(hào)，將波長(zhǎng)660nm的回波信號(hào)、波長(zhǎng)為387nm的回波信號(hào)和波長(zhǎng)為607nm的回波信號(hào)輸入到大氣氮?dú)鉂舛缺壤惴ǎ传@取水汽混合比。

5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的基于激光雷達(dá)獲取大氣環(huán)境數(shù)據(jù)的方法，其特征在于：激光雷達(dá)的參數(shù)還包括激光雷達(dá)站址的編號(hào)、激光雷達(dá)站址的名稱、激光雷達(dá)站址的通信地址、激光雷達(dá)站址的郵政編碼、激光雷達(dá)站址的聯(lián)系電話、激光雷達(dá)的觀測(cè)站負(fù)責(zé)人、激光雷達(dá)的觀測(cè)人員。

6.如權(quán)利要求1所述的基于激光雷達(dá)的大氣環(huán)境數(shù)據(jù)的共享方法，其特征在于：所述大氣環(huán)境數(shù)據(jù)還包括熒光強(qiáng)度廓線；獲取熒光強(qiáng)度廓線的步驟如下：激光雷達(dá)向大氣環(huán)境中發(fā)送發(fā)射信號(hào)，發(fā)射信號(hào)遇到大氣環(huán)境中的熒光物質(zhì)發(fā)生后向散射，激光雷達(dá)的熒光光學(xué)接收模塊獲取散射回來(lái)的信號(hào)，記為熒光物質(zhì)的回波信號(hào)，將熒光物質(zhì)的回波信號(hào)輸入到Klett反演算法中，獲得熒光強(qiáng)度，激光雷達(dá)上空各個(gè)高度的熒光強(qiáng)度組成熒光強(qiáng)度廓線。