[發(fā)明專利]一種大氣參數(shù)測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110707189.8
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113433569A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊少辰;冼錦洪;徐文靜;孫東松;龍傳德;宋慶春
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大舜激光技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01N21/27;G01N21/01
• 代理公司: 深圳市弘為力創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44751
• 代理人: 康曉春

本申請公開了一種大氣參數(shù)測量方法，通過激光雷達(dá)接收不同角度的反射光束。通過分析這些反射光束的回波信號P_ij的光功率信號RCS_ij與角度α_ij的關(guān)系，計(jì)算出當(dāng)前的大氣消光系數(shù)R(z)。再根據(jù)該大氣消光系數(shù)R(z)和光功率信號RCS_ij公式，計(jì)算出其他大氣參數(shù)，如后向散射體積系數(shù)β(z)、光學(xué)厚度AOD(z)、透過率T_i(z)和/或能見度V(z)。本方法無需假設(shè)激光雷達(dá)比，通過多角度掃描法和反演法，得到了更為精確的大氣參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及激光雷達(dá)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種大氣參數(shù)測量方法。

背景技術(shù)

隨著人類社會不斷地發(fā)展，科技不斷地提高，人們對于自然環(huán)境的破壞也越來越嚴(yán)重，尤其是對大氣環(huán)境的破壞更甚。大氣環(huán)境對于人類來說至關(guān)重要，同時在現(xiàn)代社會，城市中居住著很多人口，而城區(qū)的大氣環(huán)境直接影響到人們的健康，因此有必要對大氣環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

現(xiàn)有的大氣參數(shù)檢測方法一般都是利用米散射激光雷達(dá)作為一種主動遙感技術(shù)，通過發(fā)射激光脈沖與大氣粒子相互作用，并接收產(chǎn)生的回波信號來獲取大氣參數(shù)。

人們常常用Fernald算法求解激光雷達(dá)方程，從而反演出關(guān)于大氣的消光系數(shù)、光學(xué)厚度和透過率。Fernald方法需要通過假設(shè)氣溶膠的激光雷達(dá)比，從而得到反演解。但激光雷達(dá)比與諸多因素，如氣溶膠粒子的折射率、尺寸、形態(tài)和組成等的分布有關(guān)，而實(shí)際氣溶膠粒子的折射率、尺寸、形態(tài)和組成參數(shù)的差異很大，使得相應(yīng)的激光雷達(dá)比很難確定，從而導(dǎo)致通過Fernald算法計(jì)算的大氣參數(shù)結(jié)果的誤差非常大。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于提供一種大氣參數(shù)測量裝置和方法，其能夠改善上述問題。

本申請的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N大氣參數(shù)測量裝置，其包括：

處理器、激光雷達(dá)、旋轉(zhuǎn)裝置；

所述激光雷達(dá)朝背離地面的方向設(shè)置；

垂直于地面的方向?yàn)楦叨确较騔，所述激光雷達(dá)固定于所述旋轉(zhuǎn)裝置上，所述旋轉(zhuǎn)裝置用于旋轉(zhuǎn)所述激光雷達(dá)以接收不同角度的反射光束，所述反射光束與所述高度方向Z成不同角度；

所述處理器與所述激光雷達(dá)電連接。

可以理解，本申請所提供的大氣參數(shù)測量裝置，在激光雷達(dá)位置不變的情況下，通過旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)以接收不同角度的反射光束。上述處理器對各個反射光束的回波信號數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算得到當(dāng)前環(huán)境的大氣參數(shù)。

其中，如圖1和圖2所示旋轉(zhuǎn)裝置包括水平面旋轉(zhuǎn)裝置和垂直面旋轉(zhuǎn)裝置；水平面旋轉(zhuǎn)裝置用于在與反射平板平行的平面上繞高度方向Z轉(zhuǎn)動激光雷達(dá)，以實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)在XY平面上的轉(zhuǎn)動；垂直面旋轉(zhuǎn)裝置用于在與地面垂直的垂直平面上繞該垂直平面的垂直軸轉(zhuǎn)動激光雷達(dá)，以實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)在XZ平面等垂直平面上的轉(zhuǎn)動。

在本申請可選的實(shí)施例中，大氣參數(shù)包括大氣消光系數(shù)R(z)、后向散射體積系數(shù)β(z)、光學(xué)厚度AOD(z)、透過率T_i(z)和能見度V(z)。

在本申請可選的實(shí)施例中，所述大氣參數(shù)測量裝置還包括顯示器，所述顯示器與所述處理器電連接。該顯示器可以用于將所測量的大氣參數(shù)中的一個或多個顯示出來。

第二方面，本申請?zhí)峁┮环N大氣參數(shù)測量方法，該方法應(yīng)用于第一方面所提供的大氣參數(shù)測量裝置，其包括：

將高度方向上與所述激光雷達(dá)的距離作為反射高度z_j；