[發明專利]一種雙波長粒子譜反演方法在審
| 申請號： | 202110936121.7 | 申請日： | 2021-08-16 |
| 公開（公告）號： | CN113673139A | 公開（公告）日： | 2021-11-19 |
| 發明（設計）人： | 張帥;施奇兵;況志強;葉叢雷;王耀東 | 申請（專利權）人： | 合肥中科光博量子科技有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/25 | 分類號： | G06F30/25;G06N3/00;G01S17/95;G01S7/48;G06F111/10 |
| 代理公司： | 合肥律眾知識產權代理有限公司 34147 | 代理人： | 殷娟 |
| 地址： | 230031 安徽省合肥市高新區習*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 波長 粒子 反演 方法 | ||
本發明涉及粒子譜反演，具體涉及一種雙波長粒子譜反演方法，讀取雙波長激光雷達的原始數據，對波長數據進行預處理后，檢驗波長數據是否有效，若波長數據無效，則舍棄無效波長數據，并返回S1，否則對波長數據進行消光系數反演，計算消光系數比值，并在數據庫中查找對應波長內消光系數比值的氣溶膠有效直徑，若波長內消光系數比值在數據庫中不可查，則舍棄并返回S1，否則輸出對應的氣溶膠有效直徑，通過氣溶膠模型進行修正，修正后輸出粒子譜，完成反演；本發明提供的技術方案能夠有效克服現有技術所存在的硬件設備結構復雜、計算量大的缺陷。
技術領域
本發明涉及粒子譜反演，具體涉及一種雙波長粒子譜反演方法。
背景技術
氣溶膠粒子的譜分布，是指對應于不同半徑氣溶膠粒子濃度的分布。研究氣溶膠粒子譜可以更好地揭示顆粒物濃度、霧霾成因、粒徑譜分布等，對于大氣污染治理和氣候成因變化有重要的科研作用。目前，主要采集氣溶膠粒徑譜儀進行探測，但是這種設備只能探測單點的值，若要探測區域范圍內的氣溶膠粒子譜分布，就需要使用多臺設備進行探測。激光雷達作為一種主動遙感設備，可以對空間范圍內的氣溶膠進行探測，但是氣溶膠粒子譜的反演是一大難題。
現有技術中，有通過三波長(355nm、532nm、1064nm)來反演粒子譜分布，硬件設備的結構復雜，成本較高，并且通過GCV正則化計算反演，計算復雜，計算量大。
發明內容
(一)解決的技術問題
針對現有技術所存在的上述缺點，本發明提供了一種雙波長粒子譜反演方法，能夠有效克服現有技術所存在的硬件設備結構復雜、計算量大的缺陷。
(二)技術方案
為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：
一種雙波長粒子譜反演方法，包括以下步驟：
S1、讀取雙波長激光雷達的原始數據，對波長數據進行預處理后，檢驗波長數據是否有效；
S2、若波長數據無效，則舍棄無效波長數據，并返回S1，否則對波長數據進行消光系數反演；
S3、計算消光系數比值，并在數據庫中查找對應波長內消光系數比值的氣溶膠有效直徑；
S4、若波長內消光系數比值在數據庫中不可查，則舍棄并返回S1，否則輸出對應的氣溶膠有效直徑；
S5、通過氣溶膠模型進行修正，修正后輸出粒子譜，完成反演。
優選地，S1中所述對波長數據進行預處理，包括：
將截取原始數據中最后一段數據的平均值作為背景值，利用數據序列減去背景值對波長數據進行扣除背景；
通過手動修正原始數據中近地面段數據，對波長數據進行幾何因子修正。
優選地，S2中所述對波長數據進行消光系數反演，包括：
求解米散射激光雷達方程，通過假設激光雷達比，用Fernald方法計算得到消光系數。
優選地，所述米散射激光雷達方程如下：
式中，P(r)為激光雷達接收的高度r處的大氣后向散射回波功率，Pt為激光雷達發射的激光功率，k為激光雷達系統常數，βm(r)為空氣分子的后向散射系數，βa(r)為大氣氣溶膠的后向散射系數，αm(r’)為空氣分子的消光系數，αa(r’)為大氣氣溶膠的消光系數；
大氣氣溶膠消光系數通過下式計算得到：
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