[发明专利]基于拉曼-米散射激光雷达的气溶胶消光系数反演方法

权利要求书

1.一种基于拉曼-米散射激光雷达的气溶胶消光系数反演方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：获取拉曼-米散射激光雷达中拉曼通道的回波信号，利用Ansmann法确定气溶胶激光雷达比，即利用拉曼法获得气溶胶的消光系数和后向散射系数；

步骤二：获取拉曼-米散射激光雷达中米通道的回波信号，基于Fernald法反演出气溶胶的消光系数分布廓线；

步骤三：以步骤一中拉曼法的反演结果为基准，修正步骤二中米散射法反演消光系数分布廓线所需的关键参数：气溶胶消光系数边界值，进而提高米散射通道消光系数分布廓线的反演精度；

步骤三中，截取米通道与拉曼通道相同探测范围内的米通道消光系数的反演数据，分析该探测范围内两种探测方法反演结果的相关性，以拉曼通道反演结果为基准，通过计算协方差、标准差获得两组数据的相关系数，并判断相关方向，调整米通道反演所需的消光系数边界值，并计算出新的消光系数廓线，不断重复上述过程，直至两组数据的相关系数达到设定的阈值，以此获得最终的气溶胶消光系数反演结果。

2.根据权利要求1所述的基于拉曼-米散射激光雷达的气溶胶消光系数反演方法，其特征在于：步骤一中，利用拉曼法获取气溶胶消光系数的公式为：

其中，为激光脉冲传输波长，为拉曼波长，为利用拉曼法在激光波长时获得的气溶胶消光系数，为氮气分子在距离r处的数密度；为距离r处拉曼波长为的接收功率，为背景噪声；是激光波长为时距离r处的大气分子消光系数，表示为，是激光波长为时距离r处的大气分子消光系数，表示为，其中为距离r处的大气分子数密度，k为气溶胶的Angstrom指数，假设k＝1。

3.根据权利要求2所述的基于拉曼-米散射激光雷达的气溶胶消光系数反演方法，其特征在于：步骤一中，利用Ansmann法确定气溶胶激光雷达比，也称为气溶胶消光后向散射比，即利用拉曼法获得气溶胶的消光系数和后向散射系数，然后通过公式获得；

利用拉曼法获得气溶胶后向散射系数的公式为：

其中，为拉曼法在激光波长时获得的气溶胶后向散射系数，为拉曼法在激光波长时获得的距离r处的大气后向散射系数，为拉曼法在激光波长时获得的距离r_m处的大气后向散射系数；为氮气分子在距离r_m处的数密度；为激光波长为时距离r处的接收功率；为激光波长为时距离r_m处的接收功率；为激光波长为时距离r_m处的接收功率；r_m为参考高度；r代表高度距离，r’是为表明r属于一重积分运算内。

4.根据权利要求3所述的基于拉曼-米散射激光雷达的气溶胶消光系数反演方法，其特征在于：在步骤二中Fernald法反演出气溶胶的消光系数分布轮廓的公式为：

其中，为利用Fernald法在激光波长时获得的气溶胶消光系数，代表大气分子的激光雷达比，r代表高度距离，r’表明r是属于一重积分运算内，r’’表明r是二重积分运算内；为距离r处的距离平方校准信号，，为距离r处的接收功率信号；为距离r_m处的距离平方校准信号；为利用拉曼法确定的r_m处的气溶胶激光雷达比；为是激光波长为时r_m处的大气分子消光系数；为气溶胶消光系数边界值。