[发明专利]用于探测大气温度和密度廓线的临边散射探测装置及方法

权利要求书

1.一种用于探测大气温度和密度廓线的临边散射探测装置，其特征在于，包括接收模块，线阵探测器(3)和处理模块(4)；

所述接收模块用于接收大气散射光并调整大气散射光强度至线阵探测器(3)的探测范围；

所述线阵探测器(3)用于接收经接收模块入射的大气散射光，将大气散射光的光信号转换成电信号，并将电信号输出至处理模块(4)；

所述处理模块(4)用于接收由线阵探测器(3)输入的电信号，并根据电信号反演得到大气密度和温度廓线。

2.根据权利要求1所述的一种用于探测大气温度和密度廓线的临边散射探测装置，其特征在于，所述接收模块包括接收镜头(1)和渐变光强衰减元件；所述渐变光强衰减元件为镀膜膜层或渐变衰减片(2)。

3.根据权利要求2所述的一种用于探测大气温度和密度廓线的临边散射探测装置，其特征在于，所述渐变光强衰减元件为镀膜膜层，所述镀膜膜层设于镜头上或线阵探测器(3)上；所述镀膜膜层透过率随对应的大气层高度增加而增加，大气散射光通过镀膜膜层后的透过率在20km以下≤5％，在80km以上≥90％。

4.根据权利要求2所述的一种用于探测大气温度和密度廓线的临边散射探测装置，其特征在于，所述渐变光强衰减元件为位于接收镜头(1)前或接收镜头(1)后的渐变衰减片(2)；所述渐变衰减片(2)渐变衰减区域的变化规律为透过率随着对应的大气层高度增加而增加，所述透过率的增加趋势为线性增加或非线性增加。

5.根据权利要求1所述的一种用于探测大气温度和密度廓线的临边散射探测装置，其特征在于，所述线阵探测器(3)为单线阵探测器或面阵探测器；所述线阵探测器(3)对应的镜头视场覆盖地表至大气层顶；线阵探测器(3)对应的大气垂直分辨率≤2km。

6.根据权利要求1所述的一种用于探测大气温度和密度廓线的临边散射探测装置，其特征在于，所述大气散射光的光谱带宽不大于200nm。

7.一种用于探测大气温度和密度廓线的临边散射探测方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的一种用于探测大气温度和密度廓线的临边散射探测装置实现，包括以下步骤：

S1将权利要求1-6任一项所述的一种临边散射探测装置搭载在卫星上；所述卫星为已设置星敏感器的卫星；

S2接收模块接收大气散射光并调整大气散射光强度至线阵探测器(3)的探测范围；

S3线阵探测器(3)接收经接收模块入射的大气散射光，将大气散射光的光信号转换成电信号，并将电信号输出至处理模块(4)；

S4处理模块(4)接收由线阵探测器(3)输入的电信号，并根据电信号反演得到大气密度和温度廓线。

8.根据权利要求7所述的一种用于探测大气温度和密度廓线的临边散射探测方法，其特征在于，所述步骤S4中，处理模块(4)根据电信号反演得到大气密度和温度廓线的方法包括以下步骤：

S41对与线阵探测器(3)各像元对应的电信号进行校正，得到各像元探测信号S_i；

S42计算各像元对应的切点高度r_i；

S43根据步骤S41所得各像元探测信号S_i和步骤S42各像元对应的切点高度r_i得到散射廓线高度函数S(r)，r为大气分子相对于地球半径的高度；

S44根据散射廓线高度函数S(r)得到大气分子数密度廓线函数N(r)；

S45根据大气分子数密度廓线函数N(r)计算大气温度廓线。