[发明专利]一种中大型激光雷达几何重叠因子的测量方法及测量系统

权利要求书

1.一种中大型激光雷达几何重叠因子的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)测定微型激光雷达的几何重叠因子；

(2)运用对比法，由微型激光雷达的几何重叠因子估算待测中大型激光雷达的几何重叠因子。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中具体估算方法为：

a、将待测中大型激光雷达与微型激光雷达在相同条件下垂直探测，分别得到待测雷达回波功率曲线和微型雷达回波功率曲线；利用步骤(1)中测得的几何重叠因子修正微型雷达回波功率曲线，得到实际回波功率曲线；

b、在待测中大型激光雷达的几何重叠因子修正待测雷达回波功率曲线后所得待测雷达修正回波功率曲线与实际大气功率曲线十分接近的假设条件下，限定待测中大型激光雷达几何重叠因子的范围，运用二分法，使得待测雷达修正回波功率曲线反演所得消光系数与实际回波功率曲线反演所得消光系数接近，从而求解待测中大型激光雷达的几何重叠因子。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述步骤b中待测中大型激光雷达几何重叠因子的具体求解方法如下：根据实际回波功率曲线得到某高度z₀处的实际回波功率，通过Fernald法反演出高度z₀处的实际消光系数α(z₀)；赋予待测中大型激光雷达在高度z₀处的几何重叠因子η(z₀)一个0、1之间的假定值，利用该值对待测雷达回波功率曲线进行修正，得到高度z₀处的回波功率，通过Fernald法反演出高度z₀处的新消光系数α″(z₀)，在α″(z₀)与α(z₀)接近的前提下，利用二分法，不断缩小η(z₀)的精确值范围，从而确定待测中大型激光雷达在高度z₀处的几何重叠因子值。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括以下步骤：根据待测中大型激光雷达系统的空间分辨率δ，将地面到高度H₀处均分为[H₀/δ]份，取[H₀/δ]+1个采样点，其中，“[]”表示对括号内表达式取整数；每一个采样点通过步骤(2)计算一个几何重叠因子，运算时从H₀循环到距地面最近的点，由此得到待测中大型激光雷达的几何重叠因子随高度的分布曲线。

5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤(1)中微型激光雷达的几何重叠因子采用水平探测法进行测定。

6.一种采用权利要求1至5任一所述测量方法的中大型激光雷达几何重叠因子测量系统，包括所述微型激光雷达，其特征在于，所述微型激光雷达采用米散射激光雷达，包括：

发射系统，用于发射准直激光脉冲；

接收系统，用于接收与大气气溶胶分子发生相互作用后返回的激光信号；

信息采集系统，用于将接收系统接收的光信号转换成电信号；

所述测量系统还包括信息处理系统，用于接收所述微型激光雷达和待测中大型激光雷达输出的信号，并进行分析处理。

7.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括外部支架；所述接收系统设于所述外部支架上；所述接收系统包括望远镜镜筒、望远镜主镜片、准直装置；所述望远镜主镜片设于所述望远镜镜筒顶部；所述激光信号依次经过望远镜主镜片和准直装置后进入信息采集系统；所述望远镜镜筒的左侧和下部分别安装有水平仪。

8.根据权利要求7所述的测量系统，其特征在于，所述准直装置包括用于阻挡经过所述望远镜主镜片焦点的激光信号的小孔光阑、准直镜和滤光片；所述激光信号通过望远镜主镜片后，依次通过小孔光阑、准直镜和滤光片进入信息采集系统。

9.根据权利要求7所述的测量系统，其特征在于，所述外部支架包括底座、竖直支架和水平支架；所述竖直支架为两个，分别左右垂直设于底座上；所述水平支架可上下移动地设于所述竖直支架之间；所述望远镜镜筒可转动地设于所述水平支架上。

10.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，所述发射系统采用微型二极管泵浦Nd:YAG固体激光器；所述信息采集系统采用光电倍增管。