[發(fā)明專利]一種天基主動探測氣體通量的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110141769.5
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN113009510B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚偉;王磊;馬蓉;張思勃;胡洛佳;于志同
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空間技術(shù)研究院
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95
• 代理公司: 北京薈英捷創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11726
• 代理人: 張陽

1.一種天基主動探測氣體通量的方法，其特征在于，應(yīng)用于天基探測平臺，所述方法包括：

向待探測區(qū)域發(fā)射第一探測激光及第二探測激光，以及接收所述第一探測激光及所述第二探測激光的回波信號；所述第一探測激光對應(yīng)波長為氣體強吸收波長，所述第二探測激光對應(yīng)波長為氣體弱吸收波長；

根據(jù)所述回波信號反演得到大氣風(fēng)場廓線信息及氣體濃度廓線信息；

根據(jù)所述大氣風(fēng)場廓線信息、所述氣體濃度廓線信息以及預(yù)設(shè)的大氣邊界層通量計算方法，直接得到所述待探測區(qū)域的大氣邊界層氣體通量信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述向待探測區(qū)域發(fā)射第一探測激光及第二探測激光，包括：

控制所述天基探測平臺的天線交替發(fā)射第一波長及第二波長的單頻脈沖激光。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述根據(jù)所述回波信號反演得到大氣風(fēng)場廓線信息及氣體濃度廓線信息，包括：

計算所述第一探測激光與所述第二探測激光對應(yīng)的回波信號的回波強度，以及根據(jù)差分吸收原理反演得到氣體濃度廓線信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述根據(jù)所述回波信號反演得到大氣風(fēng)場廓線信息及氣體濃度廓線信息，包括：

獲取所述第二探測激光對應(yīng)的回波信號的多普勒頻移；

根據(jù)所述第二探測激光的波長及所述多普勒頻移，確定大氣風(fēng)速在所述第二探測激光的視向方向上的速度分量；

根據(jù)多個所述速度分量及所述第二探測激光的方位角、天底角，計算得到大氣風(fēng)場廓線信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述根據(jù)所述大氣風(fēng)場廓線信息、所述氣體濃度廓線信息以及預(yù)設(shè)的大氣邊界層通量計算方法，直接得到所述待探測區(qū)域的大氣邊界層氣體通量信息，包括：

根據(jù)所述大氣風(fēng)場廓線信息計算莫寧-奧布霍夫穩(wěn)定性參數(shù)；

根據(jù)所述莫寧-奧布霍夫穩(wěn)定性參數(shù)，結(jié)合所述大氣風(fēng)場廓線信息，確定不同穩(wěn)定度大氣邊界條件下的摩擦速度；

根據(jù)所述不同穩(wěn)定度大氣邊界條件下的摩擦速度，結(jié)合所述大氣風(fēng)場廓線信息，確定不同穩(wěn)定度大氣邊界條件下的普適函數(shù)；

將所述大氣風(fēng)場廓線信息中至少三個高程的速度信息、所述氣體濃度廓線信息中至少兩個高程的氣體濃度信息、所述不同穩(wěn)定度大氣邊界條件下的普適函數(shù)輸入大氣邊界層通量計算公式，得到所述待探測區(qū)域的大氣邊界層氣體通量信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，所述根據(jù)所述大氣風(fēng)場廓線信息計算莫寧-奧布霍夫穩(wěn)定性參數(shù)，包括：

根據(jù)所述大氣風(fēng)場廓線信息對應(yīng)的曲率確定大氣穩(wěn)定度；

根據(jù)莫寧-奧布霍夫相似理論，計算在所述大氣穩(wěn)定度條件下的摩擦速度；

根據(jù)所述摩擦速度、莫寧-奧布霍夫穩(wěn)定性參數(shù)與普適函數(shù)的關(guān)系，計算莫寧-奧布霍夫穩(wěn)定性參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，在中性大氣條件下，摩擦速度的計算公式如下：

在穩(wěn)定大氣條件下，摩擦速度的計算公式如下：

在不穩(wěn)定大氣條件下，摩擦速度的計算公式如下：

x＝(1-16ζ)^1/4

其中，ζ為莫寧-奧布霍夫穩(wěn)定性參數(shù)，u_*為摩擦速度，k為卡門常數(shù)，為平均水平風(fēng)速，z₀為地面粗糙度，z為高度，d₀為零平面位移，L為莫寧-奧布霍夫Monin-Obukhov長度。