[发明专利]一种激光雷达斜程能见度的反演方法

说明书

本发明公开了一种激光雷达斜程能见度的反演方法，具体步骤包括：1)利用激光雷达探测反演获得不同波长下的斜程路径上大气气溶胶光学参量、微物理参量和大气散射特性的廓线，为大气辐射传输方程的求解提供实时准确的大气输入参数；2)将得到的大气输入参数输入SBDART计算软件，获得斜程路径上的大气柱发光亮度；3)利用斜程路径上的大气柱发光亮度建立对比度传输系数和斜程光学厚度的函数关系；4)确定目标物和背景的固有对比；5)利用对比度传输系数和斜程光学厚度的函数关系和目标物和背景的固有对比，数值法精确求解斜程能见度在不同高度上的分布，确定大气斜程能见度值；解决了现有技术中存在的白天斜程可视距离测量结果不准确的问题。

技术领域

本发明属于激光雷达大气探测技术领域和空间目标探测应用技术领域，涉及一种激光雷达斜程能见度的反演方法。

背景技术

激光雷达作为一种以光波为激励源，以大气分子及气溶胶颗粒物为介质的主动遥感探测技术和工具，在遥感探测的高度、空间分辨率、时间上的连续监测和测量精度等方面具有独到的优势，广泛应用于1)大气湿度、气压和温度的探测；2)大气光学参数的探测；3)气溶胶和烟羽的探测；4)大气气体成份浓度和分布的探测；5)大气风和湍流的探测。

能见度的测报在天气分析，航空航海、陆上交通、天文观测等领域具有极其重要的作用。通常所说的能见度，一般指水平能见度，而在空间目标探测领域内实际涉及的是斜程能见度问题。尤其是，能见度是影响在航空交通运输中最常见、最重要的气象要素。在飞行器的起降问题中往往更关注倾斜路径的能见度，即斜程能见度。

现有的斜程能见度测量中，一般仍采用柯西米德(Koschmieder)经验公式计算斜程能见度，利用斜程路径上各点消光系数的平均值，得到斜程路径上的平均能见度。而在白天斜程观测中，大气消光系数非均匀分布，如果忽略视线路径中大气柱亮度影响，获得的结果将造成所求解的能见度和对比阈值不存在确定关系，造成斜程可视距离测量结果很不准确

发明内容

本发明的目的是提供一种激光雷达斜程能见度的反演方法，解决了现有技术中存在的白天斜程可视距离测量结果不准确的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种激光雷达斜程能见度的反演方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、利用激光雷达探测反演获得不同波长下的斜程路径上大气气溶胶消光系数廓线、大气气溶胶后向散射系数廓线在高度z上的分布、大气气溶胶粒子谱分布和大气散射特性的廓线；

步骤2、根据所述不同波长下的斜程路径上大气气溶胶消光系数廓线、大气气溶胶后向散射系数廓线在高度z上的分布、大气气溶胶粒子谱分布和大气散射特性的廓线计算斜程路径上的大气柱亮度；

步骤3、根据所述斜程路径上的大气柱亮度建立对比度传输系数和斜程光学厚度的函数关系；根据朗伯面假设条件，确定目标物和背景的固有对比C₀；

步骤4、利用对比度传输系数和斜程光学厚度的函数关系和目标物和背景的固有对比C₀，数值法精确求解斜程能见度V在不同高度上的分布，确定大气斜程能见度值。

本发明的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、利用386nm波长下的拉曼散射回波信号强度P1N(z)，精细反演355nm波长下的大气气溶胶消光系数廓线αA(λ1,z)，表示为：

利用607nm波长下的拉曼散射回波信号强度P2N(z)，精细反演532nm波长下的大气气溶胶消光系数廓线αA(λ3,z)，表示为：