[发明专利]一种纯转动拉曼激光雷达系统常数的标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种纯转动拉曼激光雷达系统常数的标定方法。

背景技术

大气温度是大气物理、天气预报以及大气环境研究中一个重要的气象参数。目前比较常用的手段有气球探空、卫星反演和激光雷达探测。激光雷达在探测精度和空间分辨率上的优势以及可以连续测量和定向测量等特点使其越来越受到科学技术人员的重视。目前大气温度激光雷达系统常数采用的定标方案是定期采用无线电探空仪进行垂直定标，但由于气球探空成本较高和操作不便，激光雷达难以频繁采用无线电探空仪进行定标修正。同时空管部门对于探空气球的释放具有严格的时域和空域规定，此试验实施上有一定难度。探空气球在空中横向漂移比较严重，此时使用探空仪获取的温度廓线已经不是严格意义上的垂直廓线，对激光雷达温度系统常数进行定标也有一定误差，这些都会影响激光雷达的应用。定标方法的局限性大大限制了大气温度激光雷达的实际应用。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纯转动拉曼激光雷达系统常数的标定方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纯转动拉曼激光雷达系统常数的标定方法，步骤如下：

步骤1：在晴朗无云，保证温度差超过5摄氏度的夜晚，将激光雷达通过扫描系统进行水平方向探测，保证发射和接收光束中没有障碍物；

步骤2：在激光雷达水平探测路径上放置温度测量仪；

步骤3：调试好激光雷达信号后，将激光雷达和温度测量仪同时进行测量，得到一系列时间序列的数据：P_low(t_i)，和T_Tmeter(t_i)，其中P_low(t_i)、，P_high(t_i)和T_Tmeter(t_i)分别代表在t_i时刻放置温度测量仪位置的激光雷达低阶通道信号、高阶通道信号和温度测量仪测量得到的温度数据；

步骤4：通过激光雷达测量信号与温度测量仪测量得到的温度进行拟合；

激光雷达的温度反演公式可表示为：

T_Lidar(t_i)＝f(a_k,Q(t_i)) k＝1，2，3… (1)

式中T_Lidar(t_i)是测量地点t_i时刻的激光雷达反演的温度值，f是反演函数，Q(t_i)为测量地点t_i时刻的两Raman通道比值，可以表示为a_k为待定标的系数列，k表示系统常数的个数；温度测量仪测量得到的温度可以表示为T_Tmeter(t_i)；不同时间序列的温度函数值的误差达到最小值，最理想误差为零，由最小二乘法原理，即要求定标区间内偏差总和最小，此时可有方程组：