[发明专利]一种星载激光雷达的可穿透层层底迭代检测方法

摘要

本发明提供一种星载激光雷达的可穿透层层底迭代检测方法，根据激光雷达比和穿透率之间的关系，将基于层底‑层顶信号计算得的衰减散射比与基于廓线扫描获取的衰减散射比是否相等作为物理约束，通过迭代算法优化层底检测。该方法可以通过迭代精确确定可穿透层的激光雷达比与层底高。

主权项

1.一种星载激光雷达的可穿透层层底迭代检测方法，其特征在于：在吸收阈值法优点的基础上，通过利用激光雷达比和穿透率之间的关系，将基于层底‑层顶信号计算得的透过率与基于信号积分得到的透过率是否相等作为物理约束，通过迭代算法优化层底检测；具体包括以下步骤：步骤1、基于星载激光雷达的观测数据，计算得到衰减散射比；步骤2、设置初次检测阈值；步骤3、基于阈值法原理进行云和气溶胶层顶和层底的初步检测；步骤4、建立判别函数模型；当判别函数满足判别条件时，转步骤6；当判别函数不满足判别条件时，需要对阈值进行调整，转步骤5；步骤5、阈值序列更新，更新后执行步骤2‑4；步骤6、输出最优激光雷达比与层底高优化结果，结束检测过程；所述步骤4，建立判别函数模型具体包括以下过程：定义判别函数Fun，当该函数等于或近似等于1时所对应的层底高即为最终检测结果；判别函数定义如下：式中，为层底到下一个层顶之间所有洁净大气的R'(z)的平均，其中base代表当前待检测层的层底，next‑top代表下一个可穿透层的层顶；K_Threshold初始值为1；当判别函数满足判别条件时，输出此时的雷达激光比与层底位置，结束检测过程；当判别函数不满足判别条件时，证明此时检测的层底高不准确，需要对阈值进行调整，即应当考虑大气中粒子对光束的衰减作用；所述步骤5，阈值序列更新具体过程如下：考虑粒子的衰减作用，阈值序列更新如下：式中，为更新后的阈值；为上一步参与层次检测的阈值，为粒子双层透过率；采用以下方法计算透过率：定义层次积分的后向散射衰减积分值式中z_top和z_base分别代表层次的层顶和层底海拔高度；采用γ'计算得到粒子双层透过率采用以下方法对γ′执行估算：式中，k为不同海拔高度的索引值，当k位于层顶和层底位置时计算得到的分别为z_k和z_k‑1分别代表索引为k和k‑1时的海拔高度；激光雷达比S由微粒的微物理和化学结构决定，其变化范围为1‑120sr；可根据层次的观测数据进行估计，步骤如下：在反演过程中将激光雷达比S_i取步长为1sr参与迭代过程，i＝1,…,n，n为迭代的次数，每个S_i都可以反演得到粒子双向透过率；从而，基于以上计算结果实现阈值序列更新，转步骤6。