[发明专利]激光测量大气能见度方法及激光雷达能见度仪

摘要

本发明涉及一种激光测量大气能见度方法及激光雷达能见度仪，通过设定的探测概率和虚警概率获得阈值信噪比，根据阈值确定最大探测距离，在这一过程中同时进行障碍目标的判别。在利用斜率法算得消光系数后，将其作为初值，代入后向积分公式进行迭代，当结果小于设定的迭代误差时停止迭代。最后，根据消光系数与能见度关系式算得大气能见度。

主权项

1.一种激光测量大气能见度方法，其特征在于，包括步骤：读取探测到的后向散射信号S_i，计算所述后向散射信号的信噪比SNR_i，所述i为对应于不同距离R的采样点；设定探测概率P_d的值和虚警概率P_fa的值，根据设定的探测概率和虚警概率确定探测阈值信噪比SNR_th，其中，所述探测概率为信号和噪声之和大于认为探测到信号的阈值的概率，虚警概率为在任一观察时刻噪声超过阈值的概率；从最远端的采样点开始，将探测信号信噪比SNR_i与阈值信噪比SNR_th进行比较，超过阈值时所对应的距离即为最大反演距离R_m；根据探测到的后向散射信号S_i，由斜率法获得探测路径上的大气消光系数σ_a(R_m)，并将第一次获得的所述大气消光系数σ_a(R_m)作为大气消光系数迭代过程的初值；迭代过程：将所述大气气溶胶消光系数初值σ_a(R_m)，通过美国标准大气分子模式计算出的大气分子的消光系数σ_m：σm(r)=9.807·10-23·273T(r)·P(r)1013·(1λ·10-7)4.0117,]]>其中T(r)为大气分子温度随高度变化函数；P(r)为大气分子压强随高度变化函数，λ为激光波长；及最大反演距离R_m同时代入后向积分公式：σa(R)=X(R)exp[-2(Sa-Sm)∫RRmβm(r)dr]X(Rm)σa(Rm)+Sa/Smσm(Rm)+2∫RRmX(R)exp[-2(Sa-Sm)∫RRmβm(r)dr]-Sa/Smσm(R)]]>其中，X(R)为距离修正信号，S_a与S_m分别为大气气溶胶和大气分子的后向散射比，S_m＝σ_m(r)/β_m(r)＝8π/3，β_m(r)为大气分子后向散射系数。计算探测路径上各采样点的大气气溶胶消光系数，并对其求平均得到平均消光系数σ_avg的值；当所述平均消光系数σ_avg的值与大气消光系数迭代过程的初值的差值大于预先设定的迭代误差则重复所述迭代过程，并用所述迭代过程计算出的探测路径上的平均消光系数σ_avg的值作为下次迭代过程的初值；当所述平均消光系数σ_avg的值与大气消光系数迭代过程的初值的差值小于预先设定的迭代误差，则停止迭代过程，输出平均消光系数σ_avg的值；将平均消光系数σ_avg的值与大气分子消光系数σ_m合并得到总的大气消光系数σ(λ)，代入公式λ代表激光波长，计算得到大气能见度V。