[发明专利]大气折射率剖面的反演方法

摘要

大气折射率剖面的反演方法：对大气层分层；发射信标激光，将探空设备垂直升至各大气分层的探测高度，测量探空设备中的反射镜截获信标激光并使信标激光返回至激光接收器且接收到的光强最大时反射镜偏转的角度；计算反射镜在每一层大气分层的地心角及信标激光在每一层大气分层的入射角；计算每一层大气分层的全折射角及大气折射率随高度变化的梯度；以高度为X轴，以大气折射率为Y轴，每段以各层大气分层的大气折射率为起点、各层大气折射率随高度变化的梯度为斜率画图，得到大气折射率剖面。本发明可实时实地地反演出大气折射率剖面，为激光应用于以精准相位信息为基础的卫星高精密定轨、空间高精密测量等众多工程领域将提供技术支持和理论支撑。

主权项

1.大气折射率剖面的反演方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、对大气层进行分层，将大气层沿高度方向均匀分为M层；S102、在地表某点位置向空中发射一束信标激光，依次在水平方向距离发射点所在位置i*d米处将探空设备垂直升至第i层大气分层的探测高度，待探空设备中的反射镜截获地面发射的信标激光并使信标激光原路返回至地面设备的激光接收器时，调节反射镜，使激光接收器接收到的光强最大，测量此时反射镜偏转的角度S103、计算反射镜在每一层大气分层的地心角α_i以及信标激光在每一层大气分层的入射角β_i；其中，R为地球半径，θ_i‑1为信标激光离开第i‑1层大气分层时的折射角，h_i为探空设备升空后在第i层大气分层内反射镜截获信标激光并使信标激光原路返回至激光接收器时反射镜的高度，ι _i为位于相邻大气分层中的反射镜中心的连线，当i＝1时，ι ₁为位于第一层大气分层中的反射镜中心与信标激光首次发射位置间的连线，ι _i根据以下公式计算：(R+h_i‑1)²+l_i²‑(R+h_i)²＝2l_i(R+h_i‑1)cos(180‑θ_i‑1)；S104、计算每一层大气分层的全折射角τ_i以及大气折射率随高度变化的梯度全折射角τ_i和的关系为：其中，α_i为反射镜在第i层大气分层的地心角，β_i为信标激光在第i层大气分层的入射角，为反射镜在第i层大气分层截获地面发射的信标激光后使信标激光原路返回至地面设备的激光接收器且使激光接收器接收到的光强最大时反射镜偏转的角度，n_i为第i层大气分层的大气折射率，dh为每一层大气分层的高度，求出第一层大气分层的大气折射率n₁后，通过n₁依次迭代计算出各层大气分层的大气折射率；S105、以高度为X轴，以大气折射率为Y轴，每段以n_i为起点、为斜率画图，画出图后对线条进行平滑处理，即得到大气折射率剖面。