[发明专利]一种基于多波长激光雷达反演气溶胶微物理特性的方法

权利要求书

1.一种基于多波长激光雷达反演气溶胶微物理特性的方法，其特征在于，包括步骤：

S1：输入多波长激光雷达探测气溶胶后得到的光学特性参数，包括后向散射系数和消光系数，对所述光学特性参数进行归一化处理，得到与气溶胶负载无关的N个光学特性参数；

S2：建立气溶胶微物理特性参数与光学特性参数关联的查找表；

S3：计算所述光学特性参数与查找表中各气溶胶个体#j在光学特性域的距离d^#j，并仅保留K个具有最小距离的气溶胶个体作为可行解的范围；

S4：根据Monte Carlo随机采样原理，按概率采样生成N_MC个搜索执行顺序，在每个搜索执行顺序中，依次计算待反演个体与查找表中可行解的范围内气溶胶个体的距离，排除筛选后，取对于最后一个光学特性量有最小距离的气溶胶个体作为单次求解的备选解，共得到N_MC个备选解；

S5：计算各备选解对应的物理特性参数，其中数浓度、表面积浓度和体积浓度的公式如下：

式中，和分别为第#p个备选解在查找表中对应数浓度为1cm^-3时的表面积浓度和体积浓度；和分别为第#p个备选解的数浓度、表面积浓度和体积浓度，λ_i对应不同激光雷达探测波长，n和m分别为后向散射系数和消光系数的探测波长数量，β^*和α^*分别为输入个例对应的后向散射系数和消光系数，β^#p和α^#p分别为第#p个备选解在查找表中对应的后向散射系数和消光系数；

平均N_MC个备选解对应的物理特性参数，最终反演得到气溶胶微物理特性参数。

2.如权利要求1所述的基于多波长激光雷达反演气溶胶微物理特性的方法，其特征在于，在步骤S1中，按下述方式对光学特性参数进行归一化处理得：

S_i,j＝α(λ_j)/β(λ_i)

式中，i＝1,...,n,j＝1,...,m，β为后向散射系数和α为消光系数，n和m分别为后向散射系数和消光系数的探测波长数量。

3.如权利要求1所述的基于多波长激光雷达反演气溶胶微物理特性的方法，其特征在于，所述步骤S2中，查找表中存储有对应数浓度为1cm^-3时的气溶胶个体的多波长后向散射系数、消光系数、归一化后的光学特性参数及对应的气溶胶复折射率、有效粒径、表面积浓度、体积浓度；

后向散射系数：β(λ)＝∫K_β(r,λ,m_r+im_i)n(r)dr

消光系数：α(λ)＝∫K_α(r,λ,m_r+im_i)n(r)dr

有效粒径：r_eff＝∫r³n(r)dr/∫r²n(r)dr

表面积浓度：s_t＝4π∫r²n(r)dr

体积浓度：v_t＝4π/3∫r³n(r)dr

式中，λ为对应的激光探测波长，r为气溶胶的粒径，n(r)为气溶胶粒子的粒径分布，K_β和K_α分别为后向散射系数和消光系数的核函数，m_r+im_i为气溶胶复折射率，i为虚数单位，m_r和m_i分别为复折射率的实部和虚部。