[发明专利]对射式测量消光系数的方法、系统和激光雷达

说明书

本发明提供一种对射式测量消光系数的方法、系统和激光雷达，首先在A点设置第一激光雷达，在B点设置第二激光雷达，所述A点和B点之间具有Z点；所述第一激光雷达探测A点到Z点的第一距离校准信号值，所述第二激光雷达探测B点到Z点的第二距离校准信号值，所述第一激光雷达计算出所述第二距离校准信号值与第一距离校准信号值的比值。本发明通过两台相对设置的激光雷达，不需要假设激光雷达方程的初值与激光雷达比，即可以精确测量出大气消光系数与能见度。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，特别涉及一种对射式测量消光系数的方法、系统和激光雷达。

背景技术

众所周知，激光雷达可以测定大气消光系数及能见度的空间分布。但是现有技术的所有缺点是，目前大都是由一台激光雷达进行测量，在处理激光雷达信号中，人们常常用Collis、Klett、Fernald等算法求解激光雷达方程，从而反演出关于大气的消光系数和能见度信息。但是Collis、Klett、Fernald等算法都是基于一定的假设，然而很多假设在现实情况下，并不符合实际情况。

发明内容

本发明提供一种对射式测量消光系数的方法、系统和激光雷达，该系统通过两台相对设置的激光雷达，不需要假设激光雷达方程的初值与激光雷达比，即可以精确测量出大气消光系数与能见度。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种对射式测量消光系数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、在A点设置第一激光雷达，在B点设置第二激光雷达，所述A点和B点之间具有Z点。

步骤S2、所述第一激光雷达探测A点到Z点的第一距离校准信号，所述第一距离校准信号值为RCS_A(z)，其中RCS_A(z)＝C_A·β(z)·exp(-2τ_Az)(公式(1))；

所述第二激光雷达探测B点到Z点的第二距离校准信号，所述第二距离校准信号值为RCS_B(z)，其中RCS_B(z)＝C_B·β(z)exp(-2τ_zB)(公式(2))；

所述公式(1)和公式(2)中，C_A、C_B分别为激光雷达的系统常数，β(z)为大气的后向散射体积系数，τ_Az为A点到z点的光学厚度，τ_zB为z点到B点的光学厚度。

步骤S3、所述第一激光雷达接收所述第二激光雷达传输的所述第二距离校准信号值；

步骤S4、所述第一激光雷达根据所述公式(1)、公式(2)和公式(3)计算出所述第二距离校准信号值与第一距离校准信号值的比值RCS_B(z)，其中

R(z)为第二距离校准信号值与第一距离校准信号值的比值。

优选的，所述步骤S4之后，进一步包括步骤S5：所述第一激光雷达根据公式(3)计算出所述A点到所述Z点的光学厚度，所述A点到所述Z点的光学厚度值为τ_AZ：其中所述公式(4)中

优选的，所述步骤S5之后，进一步包括步骤S6：所述第一激光雷达根据公式(4)计算出所述Z点处的大气消光系数，所述Z点处的大气消光系数值为α(z)，其中所述Z点为A点的和B点之间的任意一点。

优选的，所述步骤S6之后，进一步包括步骤S7：所述第一激光雷达根据公式(5)及能见度公式计算出所述Z点处的能见度，所述Z点处的能见度值为V_MOR(z)，其中所述公式(6)中λ是激光雷达的波长，单位为nm。