[发明专利]一种基于激光外差一体化探测关键大气光学参数的方法

权利要求书

1.一种基于激光外差一体化探测关键大气光学参数的方法，其特征在于，包括：

S1、采用激光外差探测法对待探测空域进行主动探测、得到的探测信号；

S2、从探测信号中提取频率信息以得到不同距离处的径向风速，以探测的径向风速为基础，利用二维扫描装置结合多波束方法合成三维矢量风场，从而得到相应距离处的大气风场；

S3、从探测信号中反演气溶胶粒子消光系数，再对气溶胶粒子消光系统数进行距离积分得到大气透过率；以及

S4、利用所述大气风场，计算出大气风场脉动信息，进而计算出湍流动能耗散率，再结合大气模式计算得到大气湍流强度。

2.根据权利要求1所述的基于激光外差一体化探测关键大气光学参数的方法，其特征在于，从探测信号中利用激光脉冲的传播时间提取频率信息，以得到不同距离处的径向风速。

3.根据权利要求1所述的基于激光外差一体化探测关键大气光学参数的方法，其特征在于，从探测信号中采用Fernald反演方法反演气溶胶粒子消光系数，再对气溶胶粒子消光系统数进行距离积分得到大气透过率。

4.根据权利要求1所述的基于激光外差一体化探测关键大气光学参数的方法，其特征在于，利用探测的大气风场信息，计算出湍流动能耗散率，再结合大气模式得到大气湍流强度廓线。

5.根据权利要求1所述的基于激光外差一体化探测关键大气光学参数的方法，其特征在于，所述探测方法所使用的激光雷达：口径为100mm、波长为1550nm全光纤激光雷达。

6.根据权利要求1所述的基于激光外差一体化探测关键大气光学参数的方法，其特征在于，步骤S4包括以下步骤：

S41、利用大气风场计算湍流动能耗散率(ε)：

上式中，为风速剪切，由激光外差探测的高精度大气风场(u、v)计算得出；

S42、根据大气模式计算温度廓线T(h)：

T(h)＝T(h₀)-γh----------------------------(11)

上式中：T(h)为高度h处的温度，T(h₀)为地面温度，可由相干激光雷达配置的气象站同步得到，γ为温度的垂直递减率；

S43、根据大气模式计算压强廓线P(h)：

上式中，P(h)为高度h处的压强，P(h₀)为地面压强，由气象站同步得到，R_d为干空气比气体常数，g为重力加速度；

S44、根据湍流动能耗散率ε、温度廓线T(h)、压强廓线P(h)计算高度h处的大气湍流强度

上式中，θ为位温，ε为湍流动能耗散率，V为水平风速，T(h)为温度廓线，P(h)为气压廓线。