[发明专利]一种激光雷达信号过渡区的校正方法

说明书

本发明公开了一种激光雷达信号过渡区的校正方法，包括以下步骤：该方法基于同轴探测模块的激光雷达，通过对过渡区信号校准，修正近场信号，过程中使用Savitzky‑Golay滤波器对信号做滤噪处理，并对过渡区信号进行几何重叠因子校准，以更好地反演近地面污染物的时空演变，可广泛应用于激光雷达对于大气污染物的探测。

技术领域

本发明属于激光雷达，具体地说涉及一种激光雷达信号过渡区的校正方法。

背景技术

由于激光光源具有单色性好、相干性强、准直性高以及高亮度、大功率等特点，激光雷达技术在大气、环境、气象等领域得到快速发展。激光雷达是以激光为光源的一种探测装置，其发射的激光光束在大气中传输时，受到传输路径上的大气衰减(主要来自大气气溶胶分子和空气分子的消光)，同时一部分被气溶胶和空气分子散射的激光沿原路返回，并且再次受到传输路径上大气的衰减，最终被激光雷达接收。

当前激光雷达的主要是采用折返式的光路结构，但这种结构的接收角较小，导致低空信号无法全部接收，造成过渡区(通常为300米至500米)回波信号与真实大气信号不一致，极大降低了激光雷达在近场区域探测的准确性。过渡区大气是人类活动最集中的区域，因此对激光雷达过渡区信号进行校正，对于了解和探究边界层大气具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种激光雷达信号过渡区的校正方法，精确地反演多波长激光雷达近场大气光学参数，扩大激光雷达近地面有效探测范围。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种激光雷达信号过渡区的校正方法，所述激光雷达信号过渡区的校正方法包括以下步骤：

(A1)获得激光雷达的几何重叠因子F_Overlap(z)；

(A2)利用所述几何重叠因子校正所述激光雷达采集的信号。

根据上述的激光雷达信号过渡区的校正方法，优选地，所述几何重叠因子的获得方式包括以下步骤：

(A11)在洁净的大气环境下，利用激光雷达获取大气分子瑞利散射的信号曲线P₀(z)；

(A12)根据原始信号基线获取背景噪声N，得到有效信号E₀(z)：

E₀(z)＝P₀(z)-N，

(A13)根据所述有效信号E₀(z)可得到距离平方校正信号PRR₀(z)：

PRR₀(z)＝E₀(z)·z²，

(A14)根据标准大气分子模式，得到大气分子的消光廓线EXT_m；根据 PRR₀(z)信号及EXT_m拟合得到大气瑞利信号PRR_Rayleigh(z)；

(A15)得到几何重叠因子F_Overlap(z)：

F_overlap(z)＝PRR₀(z)/PRR_Rayleigh(z)。

根据上述的激光雷达信号过渡区的校正方法，优选地，步骤(A2)包括以下步骤：

(A21)激光雷达采集原始信号P(z)；

(A22)根据信号基线获取背景噪声N，得到有效信号E(z)：

E(z)＝P(z)-N，