[发明专利]基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法

说明书

本发明公开了一种基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法，可采用外推法提取激光谱线透过率，或者采用实测法提取激光谱线透过率。本发明是基于太阳宽谱直接辐射测量提取成激光谱线透过率的方法，该发明提供了两种成本低可实时获取多个激光波段大气透过率的方法。可弥补大气光学透过率软件包和激光雷达获取激光波段大气透过率的不足。该方法获取的激光波段大气透过率可用于激光大气传输修正中，对评估激光测距、激光通信、激光传输、激光制导等具有重要意义。

技术领域

本发明涉及太阳激光谱线透过率提取方法领域，具体是一种基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法。

背景技术

任何波长的激光在大气中传输时都会因大气中的分子和气溶胶的吸收、散射而引起强度衰减，这种衰减可直接影响其在激光探测、激光制导、激光测距、激光通信等激光工程中的应用。激光在大气中的传输通常用大气透过特性来表述，大气透过率是这些激光工程应用及激光大气传输评估的一个重要参数，了解与掌握激光大气透过率不仅具有重要的学术价值，而且利用激光大气透过率特性所设计的装置在天文、气象以及国防上都具有重要的应用前景。因此，获取实时的激光波段大气透过率具有重要意义。

目前，获取激光波段大气透过率的主要方法之一是利用LOWT RAN、MODT RAN、FASCODE等系列大气光学透过率软件包，依据所处地域的气象特点及当天天气因素选择特定的模式进行模拟计算，这些软件包利用经过统计得到的经验公式反演当前大气光学传输特性，但需要实时确定大气气溶胶的组成、谱分布、总含量及温度、湿度等气象参数，因此在计算大气光学透过率的实时性方面存在一定的缺陷；主要方法之二是以激光为光源的主动式探测技术，若一端发射，另一端接收，但仅能得到近地层大气透过率，很难得到斜程大气透过率，或是利用后向散射的单端法，如激光雷达，但其探测高度有限，成本较高，且一台激光器仅能用于实测某一特定激光波段的大气透过率。因此，需要寻求一种成本低、实时性强、能同时获取多个激光波段大气透过率的方法。

太阳辐射计作为地基遥感探测大气透过率、气溶胶和水汽总量的一个常用且有效的监测仪器，目前还未见有报导将其应用于激光波段大气透过率测量研究中，因太阳辐射计的分光光谱测量都有一定的带，而激光波段带宽较窄，有的甚至是一根谱线，如何从宽谱测量中得到激光谱线透过率是难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法，以解决现有技术激光雷达和大气光学透过率软件包获取激光波段大气透过率成本高或实时性低的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法，其特征在于：采用外推法提取激光谱线透过率，包括以下步骤：

(1)、选择晴好天气，对日本POM02型太阳辐射计的0.4μm、0.5μm、0.675μm、0.87μm、0.94μm、1.02μm、1.63μm波段采用Langley法和改进的Langley法进行定标，得到各波段定标值V₀(λ)；并进行实验测量，得到0.4μm、0.5μm、0.675μm、0.87μm、0.94μm、1.02μm、1.63μm波段太阳宽谱直接辐射V(λ)；

(2)、利用实测的0.4μm、0.5μm、0.675μm、0.87μm、1.02μm、1.63μm六个波段太阳宽谱直接辐射根据如下公式得到各波段气溶胶光学厚度τ_a(λ)，其中τ_R(λ)是瑞利散射光学厚度，τ_g(λ)是气体吸收光学厚度，公式如下所示：

式中：

λ——测量波长，单位：μm；

m——大气光学质量；

θ——太阳天顶角，单位：°；