[发明专利]适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法

权利要求书

1.适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立模型

在距离目标适当距离的大气中，发射激光，设定发射激光与接受激光的目标物之间卷云的上下表面都为球形平面，设大气中任意一点的消光系数记做β_air，计算激光经过大气后的直射分量F_air，如公式(2)：

F_air＝F₀exp(-τ) (2)

公式(2)中，参数F₀为激光发射的激光功率；参数参数s₁为激光穿过卷云的距离；

步骤2，基于步骤1中的直射分量F_air与光在介质中传播的基本方程，理想状态下，即不考虑大气分子和气溶胶的因素，利用逐次散射法的n介散射模型，进而得到一阶散射功率；

步骤3，当增加大气分子和气溶胶因素对激光的一阶散射作用时，计算得到考虑大气分子和气溶胶的一介散射功率，随后推导出大气衰减的一阶散射的表达式。

2.根据权利要求1所述的适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法，其特征在于，步骤1中所述适当距离具体为不小于180公里。

3.根据权利要求1所述的适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法，其特征在于，步骤1中所述的消光系数β_air具体为公式(1)：

β_air＝β_m+β_a+β_e (1)

其中公式(1)中参数β_m是大气分子的消光系数，参数β_a是气溶胶的消光系数，参数β_e是卷云的消光系数。

4.根据权利要求3所述的适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法，其特征在于，步骤2中所述的n介散射模型如公式(3)：

公式(3)中，参数l为卷云厚度，参数Ω是立体角，参数J⁽ⁿ⁾(l',Ω)为n阶源函数，具体为公式(4)，

其中，参数P(Ω',Ω)是卷云中冰晶粒子的散射相函数，参数ω是单次散射反照率；

联立公式(3)和(4)，可得理想状态下一阶散射功率，如公式(5)，

公式(5)中，参数激光穿过卷云的距离，具体为其中参数r_UAV＝r+h_UAV是目标物与地心的距离，h_UAV是目标物与地面之间的距离，参数r_a＝r+h_a是发射激光的飞机与地心之间的距离，h_a是发射激光的飞机与地面之间的距离，参数r是地球半径，参数γ具体为以地心为圆心，发射激光的飞机至接受激光目标物之间的弧长夹角。

5.根据权利要求4所述的适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法，其特征在于，步骤3中所述考虑大气分子和气溶胶的一介散射功率为公式(6)：

其中公式(5)和公式(6)中，一阶源函数如公式(7)，

公式(7)中，Θ为散射角，参数r_UAV是激光接受的目标物距离地心半径，参数s是任意一个散射点与激光接受的目标物之间的距离，

公式(7)中，直接传输为公式(8)，