[发明专利]中低空大气成分临边探测方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种大气物理探测，尤其是中低空大气成分的临边探测。

背景技术：

大气成分的垂直分布探测对研究大气成分，特别是污染或温室气体的空间分布、输送、演变过程有着重要的意义。

现有的从卫星遥感中低空大气成分的探测几何上可以分为垂直探测、临边探测和掩星探测三种方式。从探测机理上又分为多光束光谱遥感和单激光源谐波遥感技术。正在使用和发展的光谱遥感有傅氏变换红外光谱、差分光学吸收光谱、差分吸收激光雷达与激光长程吸收技术。光谱遥感技术实现大范围实时连续观测，灵敏度度和分辨率高，但其共同特点都是需要不同波长的两束或多束光，设备操作复杂、成本高，如CN 101109699公开的“大气成分垂直分布探测的多轴差分吸收光谱方法与装置”和CN 201051075Y公开的“被动差分光学吸收光谱仪”。单激光源谐波遥感技术只需要发射单束激光，利用反射光实现大气成分的探测，相对多束光成本降低，但相对传统的利用大气被动发射光谱探测大气成分其功耗大，对设备控制频率的特性要求高，如CN 1470863A公开的“单激光源谐波遥感探测气体的方法及其设备”。作为一种新型的大气成分探测技术，临边探测综合了单源和被动光谱遥感大气成分技术，而且它不仅具有与垂直探测类似的水平覆盖，而且具有与掩星探测类似的高垂直分辨率。另外，通过大气邻边散射探测反演大气成分剖面也能够有效地减少地表反照率对大气成分反演的影响，这是其它大气成分遥感探测技术不能解决的问题。但是，由于云覆盖限制，卫星遥感大气成分剖面通常在对流层顶(约10km)以上高度范围内精度较高。

在低空大气成分探测方法中多采用地基的光谱遥感监测技术，如在地面、观测塔、观测车等平台上的监测技术，但其可观测的有限大气剖面高度取决于观测平台的高度，一般只有几百米。由于受到常规大气成分光谱探测技术的限制，即使采用飞艇等低空飞行器作为平台，也只是利用飞艇的上升过程进行一次性观测，其观测的高度和范围明显受到飞艇有限的飞行高度限制，一般只达到平流层底约10km的高度，同时在大气剖面反演中明显受到地表反照率的影响。

发明内容：

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种中低空大气成分临边探测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

中低空大气成分临边探测方法，包括下述顺序和步骤：

a、通过装有步进电机的飞艇云台搭载成像光谱仪；

b、飞艇上升到探测目标大气的高度后，地面计算机系统通过无线通信遥控步进电机，使成像光谱仪按飞艇居留高度进行水平方向或垂直方向连续或不连续采集大气后向散射光，或根据需要定址在某角度采集大气后向散射光并成像；

c、成像后的光谱信号通过无线传输存储到地面计算机系统，经过A/D转换后进行光谱数据分析和处理，通过大气成分反演计算得到相应高度的水平方向上或垂直方向上的大气成分信息，进而得到探测范围内的大气化学成分。

本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：

成像光谱仪水平0—360°转动为连续转动或根据需要往复转动或定址在某角度采集大气后向散射光；成像光谱仪垂直0—90°转动为往复转动或根据需要定址在某角度采集大气后向散射光；

有益效果：实现飞艇居留点切点垂直向上的高度在360度范围内大气成分剖面的探测，既能减少地表反照率对大气成分剖面反演的影响，提高水平面内地表覆盖范围和垂直方向上的分辨率，又能灵活地选择大气成分剖面探测的高度范围。针对低空大气成分剖面探测，特别是一些不容易接近区域的污染气体应急检测，如危险物集散地、烟囱等排气口，有必要发展一种技术能够满足方便、快速、实时、灵敏度高的探测方法，实现大气成分剖面连续、大面积、高精度的探测。根据滤光和成像光谱仪的特征，能够反演得到O₃、NO₂、SO₂等多种大气成分剖面的探测。

附图说明：

附图为：中低空大气成分临边探测方法二维体发射网格几何模型图

具体实施方式

下面结合附图和实施例作进一步详细说明：

中低空大气成分临边探测方法，包括下述顺序和步骤：

a、通过装有步进电机的飞艇云台搭载成像光谱仪；

b、飞艇上升到探测目标大气的高度后，地面计算机系统通过无线通信遥控步进电机，使成像光谱仪按飞艇居留高度进行水平方向或垂直方向连续或不连续采集大气后向散射光，或根据需要定址在某角度采集大气后向散射光并成像；