[发明专利]基于阵列式微脉冲激光雷达的气溶胶消光光谱测量方法和装置

权利要求书

1.一种基于阵列式微脉冲激光雷达的气溶胶消光光谱测量方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，利用气溶胶粒径谱历史观测数据的统计特征，在太阳主要辐射能量集中的波段区间内，设置激光雷达的探测波长分布；优选地，利用气溶胶粒径谱历史观测数据，统计全球主要区域类型气溶胶的粒径谱分布特征，按照气溶胶粒子米氏散射理论中，被测粒径与探测波长的散射尺度参数匹配原则，结合小型化激光光源输出波长的可获得性，在太阳主要辐射能量集中的波段区间内，优化设置激光雷达的探测波长分布；

步骤2，在具备空间分辨探测能力的大气探测激光雷达基础上，增加激光雷达的探测波长数量；

步骤3，激光雷达采用微脉冲探测体制；利用发射光路和接收光路一体化的光学收发模块，采用多个光学收发模块的阵列式组合方法；

步骤4，利用离散波长消光系数，基于多项式拟合方法，获得连续波长消光光谱曲线，实现气溶胶消光特性的光谱分辨和空间分布的同时探测；优选地，根据阵列式微脉冲激光雷达获取的各波长回波信号，利用数据处理软件，反演获得离散波长的气溶胶消光系数，以及消光系数的距离分辨空间分布信息，基于多项式拟合方法，对离散波长消光系数进行曲线拟合，同步获得连续波长的气溶胶消光光谱及其空间分布特性。

2.根据权利要求1所述的一种基于阵列式微脉冲激光雷达的气溶胶消光光谱测量方法，其特征在于：所述的太阳主要辐射能量集中的波段区间，指266nm至1550nm波段区间，激光雷达要求具备获取该波段区间内气溶胶消光光谱的能力；激光雷达测量的是带宽小于1nm的窄带宽、离散波长的消光系数，为使利用离散波长消光系数拟合得到的消光光谱曲线，能够反应266nm至1550nm波段区间气溶胶消光光谱特征，激光雷达探测波长的数量需要达到6个及以上。

3.根据权利要求1所述的一种基于阵列式微脉冲激光雷达的气溶胶消光光谱测量方法，所述的激光雷达的探测波长分布设置，激光雷达探测波长分布在266nm至1550nm波段区间内；根据被测区域气溶胶粒径谱历史观测数据统计特征，针对粗模态类型气溶胶，至少配置两个红外探测波长，针对细模态类型气溶胶，至少配置两个紫外探测波长，针对中间模态类型气溶胶，加强可见光波段的探测波长数量。

4.根据权利要求3所述的一种基于阵列式微脉冲激光雷达的气溶胶消光光谱测量方法，所述的粗模态类型气溶胶，是指利用粒径谱历史观测数据，统计得到的有效粒径大于1μm的气溶胶粒子，所述的细模态类型气溶胶，是指利用粒径谱历史观测数据，统计得到的有效粒径小于0.3μm的气溶胶粒子；所述的中间模态类型类型气溶胶，是指利用粒径谱历史观测数据，统计得到的有效粒径在0.3μm至1μm之间的气溶胶粒子。

5.根据权利要求1、3或4所述的一种基于阵列式微脉冲激光雷达的气溶胶消光光谱测量方法，其特征在于，所述的气溶胶粒径谱历史观测数据，采用国际上公开发布的AERONET全球太阳光度计观测网发布的观测数据。

6.根据权利要求1或3所述的一种基于阵列式微脉冲激光雷达的气溶胶消光光谱测量方法，其特征在于，所述的小型化激光光源，满足微脉冲体制激光雷达要求，包括脉冲式的固体或半导体激光光源，小型化指标要求体现在脉冲重复频率高于1KHz、单脉冲能量在10μJ～100μJ之间、单脉冲宽度小于10ns；同时，固体或半导体激光光源在266nm至1550nm波段区间内，有多种发射波长供选择，满足不同区域类型气溶胶消光光谱特性的探测要求。

7.根据权利要求1所述的一种基于阵列式微脉冲激光雷达的气溶胶消光光谱测量方法，其特征在于，所述的阵列式微脉冲激光雷达，核心为阵列式组合的光学收发模块，每两个波长相近的探测通道构成一个光学收发模块，便于收发光路设计和光学加工，通过n组光学收发模块的阵列式组合，实现2乘n个波长同时探测；根据被测区域类型气溶胶的尺度特征，调整光学收发模块的组合，匹配所需的探测波长，实现对不同区域类型气溶胶消光光谱的探测。