[发明专利]一种基于半导体激光云高仪的云高自动反演方法

权利要求书

1.一种基于半导体激光云高仪的云高自动反演方法，实现步骤如下：

(1)半导体激光云高仪接收1064nm后向散射回波信号；其特征在于：还包括以下步骤：

(2)由1064nm后向散射回波信号特征获取分段高度；

(3)对采集到的1064nm后向散射回波信号进行距离平方修正，并将距离平方修正后的信号取名为PRR信号，分别对1064nm后向散射回波信号和PRR信号进行归一化处理；

(4)根据分段信号分布特征获取滑动窗口积分阈值以及云顶、云底、云峰、云厚度和云幅度变化阈值；

(5)采用滑动窗口积分的方法，从地面开始向上逐一滑动窗口，在窗口内对分段信号进行累加平均，当信号累加平均值大于等于滑动窗口积分阈值时，初步筛选出云层分布的大致位置；

(6)由分段信号分布特征确定云底、云峰、云顶的精确高度；

(7)利用云厚度阈值、云峰阈值、云幅度变化阈值对云层进行进一步的筛选，当经过(6)步骤确定的云厚、云变化幅度、云峰的幅度其中两项同时大于等于对应的阈值时，即筛选过后的云高分布信息。

2.根据权利要求1所述的基于半导体激光云高仪的云高自动反演方法，其特征在于：所述步骤(2)中的由1064nm后向散射回波信号特征自动获取分段高度的具体过程如下：

(1)选取12km～15km的1064nm后向散射回波信号作为背景信号，计算背景信号的标准偏差；

(2)由近地面高度向上将1064nm后向散射回波信号与背景信号的标准偏差逐一进行比较，当两者比值第一次小于等于1时所对用的高度为分段高度；

(3)所述步骤(4)、(5)、(6)中的分段信号即为在分段高度以下为归一化处理后的PRR信号，分段高度以上为归一化处理后的1064nm后向散射回波信号。

3.根据权利要求1所述的基于半导体激光云高仪的云高自动反演方法，其特征在于：所述步骤(3)中的根据归一化后的分段信号分布特征获取滑动窗口积分阈值以及云顶、云底、云峰、云厚度和云幅度变化阈值的具体过程如下：

(1)扣除奇异点后，求分段信号的平均值和标准偏差作为滑动窗口积分阈值以及云顶、云底、云峰、云厚度和云幅度变化阈值的选择基准，以此基准为基础乘以是适当的系数作为阈值；

(2)所述滑动窗口积分阈值设为分段信号平均值加上标准偏差的2～5倍；

(3)所述云顶、云底阈值相同，并设为分段信号平均值加上标准偏差的1.2～2倍；

(4)所述云峰阈值设为分段信号平均值加上标准偏差的8～10倍；

(5)所述云厚阈值设为100m；

(6)所述云幅度变化阈值设为分段信号标准偏差的5～7倍。

4.根据权利要求1所述的基于半导体激光云高仪的云高自动反演方法，其特征在于：所述步骤(6)中由分段信号分布特征确定云底、云峰、云顶的精确高度的具体过程如下：

(1)经过步骤(5)后初步筛选出云层分布的大致位置后，在对应的窗口范围内寻找分段信号的峰值；

(2)由分段信号峰值对应高度向下寻找，当分段信号幅值小于或等于云底阈值时，此时分段信号所对应的高度即为云底的精确高度；

(3)由分段信号峰值对应高度向上寻找，当分段信号幅值小于或等于云顶阈值时，此时分段信号所对应的高度即为云顶的精确高度；

(4)寻找云底高度与云顶高度之间的分段信号的最大值，其所对应的高度即为云峰的精确高度。