[发明专利]基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法

摘要

本发明公开了一种基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法，可采用外推法提取激光谱线透过率，或者采用实测法提取激光谱线透过率。本发明是基于太阳宽谱直接辐射测量提取成激光谱线透过率的方法，该发明提供了两种成本低可实时获取多个激光波段大气透过率的方法。可弥补大气光学透过率软件包和激光雷达获取激光波段大气透过率的不足。该方法获取的激光波段大气透过率可用于激光大气传输修正中，对评估激光测距、激光通信、激光传输、激光制导等具有重要意义。

主权项

基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法，其特征在于：采用外推法提取激光谱线透过率，包括以下步骤：(1)、选择晴好天气，对日本POM02型太阳辐射计的0.4μm、0.5μm、0.675μm、0.87μm、0.94μm、1.02μm、1.63μm波段采用Langley法和改进的Langley法进行定标，得到各波段定标值V₀(λ)；并进行实验测量，得到0.4μm、0.5μm、0.675μm、0.87μm、0.94μm、1.02μm、1.63μm波段太阳宽谱直接辐射V(λ)；(2)、利用实测的0.4μm、0.5μm、0.675μm、0.87μm、1.02μm、1.63μm六个波段太阳宽谱直接辐射根据如下公式得到各波段气溶胶光学厚度τ_a(λ)，其中τR(λ)是瑞利散射光学厚度，τ_g(λ)是气体吸收光学厚度，公式如下所示：${\mathrm{\τ}}_a\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{1}{m\left(\mathrm{\θ}\right)}ln\frac{V_0\left(\mathrm{\λ}\right)}{V\left(\mathrm{\λ}\right)/{(d_0/d)}^2}-{\mathrm{\τ}}_R\left(\mathrm{\λ}\right)-{\mathrm{\τ}}_g\left(\mathrm{\λ}\right);$式中：λ——测量波长，单位：μm；m——大气光学质量；θ——太阳天顶角，单位：°；(d₀/d)²——日‑地距离修正因子；(3)、根据步骤(2)公式得到的六个波段气溶胶光学厚度τ_a(λ)，对如下公式两边取对数，采用最小二乘法拟合得到指数α和大气浑浊度系数β，再根据如下公式得到0.532μm、0.55μm、0.589μm、1.064μm、1.315μm、1.54μm和3.8μm气溶胶光学厚度τa(λ)，公式为：τ_a(λ)＝βλ^‑α；(4)、利用实测的0.87μm、0.94μm、1.02μm三个波段太阳宽谱直接辐射反演得到水汽总量；(5)、根据透过率与光学厚度的关系式T_a(λ)＝exp(‑τ_a(λ))，得到0.532μm、0.589μm、1.064μm、1.315μm、1.54μm和3.8μm激光波段气溶胶透过率T_a(λ)，由于一定带宽的宽带和窄带中气溶胶透过率基本不变，故该透过率即激光波段气溶胶谱线透过率；(6)、用反演得到的水汽含量对当地大气模式的水汽廓线进行修正；(7)、将0.55μm气溶胶光学厚度、水汽总量、水汽廓线修正后的当地大气模式融入MODTRAN源代码中，计算激光波段水汽透过率T_pwv窄、其他分子吸收透过率T_other窄及瑞利散射透过率T_scat窄；激光谱线透过率T_all窄(λ)即为激光波段气溶胶透过率T_a(λ)、水汽透过率T_pwv窄、其他分子吸收透过率T_other窄及瑞利散射透过率T_scat窄的综合。