[发明专利]一种探测野外森林及草原火灾的遥感探测系统及方法

权利要求书

1.一种探测野外森林及草原火灾的遥感探测系统，其特征在于，包括发射系统、接收系统、光谱分析系统和数据采集处理器(2-10)；

所述发射系统包括激光器(2-1)；

所述接收系统包括望远镜(2-2)，所述望远镜(2-2)用于接收激光器(2-1)发射出激光经大气散射后的散射光，并将其汇聚后发出，所述望远镜(2-2)的光轴与激光器(2-1)发射出的激光光轴平行，所述望远镜(2-2)包括机械遮光套筒,所述机械遮光套筒的一端配设有主镜，所述机械遮光套筒的另一端配设有次镜，所述次镜的外面有施密特矫正镜；

所述光谱分析系统包括依次在望远镜(2-2)发出光束的光路设置的准直镜(2-11)、分色镜(2-3)；所述分色镜(2-3)的透射光路上依次设置有第一窄带滤波器(2-4)、第一汇聚镜(2-5)；所述第一汇聚镜(2-5)将光汇聚到第一探测器(2-6)上；所述分色镜(2-3)的反射光路上依次设置有第二窄带滤波器(2-7)、第二汇聚镜(2-8)；所述第二汇聚镜(2-8)将光汇聚到第二探测器(2-9)上；

所述第一光电探测器(2-6)、第二光电探测器(2-9)均与数据采集处理器(2-10)信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种探测野外森林及草原火灾的遥感探测系统，其特征在于，所述准直镜(2-11)为口径25.4mm，焦距为50mm的球面镜。

3.根据权利要求1所述的一种探测野外森林及草原火灾的遥感探测系统，其特征在于，所述望远镜(2-2)为对称型反射式望远镜。

4.一种探测野外森林及草原火灾的遥感探测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将激光雷达放置于空旷且周围无阻挡的高地上，使激光雷达发射出激光对周围大气进行扫描探测；

步骤2、获取激光雷达米散射通道的回波散射信号；根据回波散射信号初步识别大气中是否存在烟雾气溶胶，如果回波信号中出现有较大的回波信号峰值，则可初步判断有激光雷达探测范围区间出现烟雾；

步骤3、根据激光雷达的米散射信号及拉曼散射信号计算出烟雾区域的雷达比；如果雷达比小于20，则判断所探测对象为雾；如果雷达比介于20到50之间，则判断所探测对象为气溶胶或其它污染排放物；如果雷达比大于50，则判断所探测对象为烟；

步骤4、当识别出烟时，说明在烟出现的附近有火情；根据激光雷达位置、GPS及回波信号出现的距离可以确定出火情的具体位置；控制激光雷达在烟雾出现的区域进行较长时间扫描观测，获取烟燃烧的大小及轨迹；根据连续探测结果判别火势大小和蔓延的方位。

5.根据权利要求4所述的一种探测野外森林及草原火灾的遥感探测方法，其特征在于，所述步骤2中获取激光雷达米散射通道的回波散射信号具体按照以下实施：

获取激光雷达米散射通道和拉曼散射通道的回波散射信号P₁和P₂：

其中，P₁(r)、P₂(r)分别为激光雷达米散射回波功率信号和氮气拉曼回波功率信号；r为探测距离；C₁、C₂为雷达系统的系统常数，β_A(r,λ₀)是高度为r处的气溶胶对应激光发射波长λ₀的后向散射系数，β_M(r,λ₀)为大气分子对应λ₀的后向散射系数；N_R(r)是氮气在高度r处的分子数密度，dσ_R(π)/dΩ为氮气拉曼散射截面，不同的振动拉曼波长对应不同的散射截面；为气溶胶对应λ₀的消光系数，为大气分子对应λ₀的消光系数；为气溶胶对氮气产生拉曼散射后的波长λ_R的消光散射系数，为大气分子对应λ_R的消光散射系数。

6.根据权利要求4所述的一种探测野外森林及草原火灾的遥感探测方法，其特征在于，所述步骤3中根据激光雷达的米散射信号及拉曼散射信号计算出烟雾区域的雷达比具体按照以下实施：

根据激光雷达的米散射信号及拉曼散射信号计算出探测区域大气气溶胶的后向散射系数β和消光系数ɑ，进而计算出雷达比S；计算公式如下：