[发明专利]一种基于布里渊激光雷达系统的大气温度测量方法

权利要求书

1.一种利用布里渊激光雷达系统测量大气温度的方法，所述方法包括：

S1利用Tenti S6气体瑞利布里渊廓线模型计算得到不同温度和压强下的谱线线宽；

S2根据步骤S1中的温度、压强和谱线线宽数据，利用莱温伯格-麦夸特拟合算法对线宽与大气温度和压强之间的关系进行拟合得到相对应的关系式：

T＝c₀+c₁l+c2p+c₃l²+c₄p²+c₅lp+c₆l³+c₇p³+c₈lp²+c₉l²p

其中，l表示线宽，p表示压强，c_i表示系数，i＝1,2,…,9；

S3对由布里渊激光雷达系统激光器向空中发射激光并经大气后向散射后形成的激光回波信号进行处理，得到激光回波频谱信号，并对该激光回波频谱信号进行处理，去除其中的米氏散射，从而得到频谱线宽；

S4，计算获得当前条件下的压强，并利用获得的压强和及步骤S3中得到的线宽，通过步骤S2中的关系式即可得到大气温度信息。

2.根据权利要求1所述的一种利用布里渊激光雷达系统测量大气温度的方法，其中，所述激光回波频谱信号光谱由瑞利散射谱，米氏散射谱，布里渊散射谱叠加而成，步骤S3中对所述激光回波频谱信号进行处理具体包括：

S301采用高斯函数对激光回波频谱信号中的瑞利布里渊散射谱建模，所建模型为：

式中V_RB(v)表示瑞利布里渊散射谱，V_Rayl(v)表示瑞利散射谱，表示正向布里渊散射谱，表示反向布里渊散射谱，A表示瑞利散射谱的强度；

S302激光回波信号建模，其中采用狄尔克函数对米氏散射建模，得到：

式中V表示激光回波信号，I_Mie·δ(v)表示米氏散射谱，f(v)表示FP标准具相对应的器件函数，表示卷积；

S303使用莱温伯格-麦夸特最小二乘拟合算法和步骤S302中的激光回波信号模型对激光回波信号进行曲线拟合，得到相对应的瑞利布里渊谱线，即可测得频谱线宽。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用布里渊激光雷达系统测量大气温度的方法，其中，所述步骤S3中得到激光回波频谱信号的具体过程为：

S311激光器发射系统向大气发射脉冲激光；

S312激光器接收系统接收经大气后向散射后形成的激光回波信号，并将其转换为激光准直回波信号，经过光学滤波器并利用多光束干涉原理得到一组等倾干涉条纹；

S313所述条纹由光电探测器接收，完成光电转换，并将得到的电信号变换成对应的频谱，即为激光回波频谱信号。

4.一种利用布里渊激光雷达系统测量大气温度的方法，具体包括如下步骤：

S1布里渊激光雷达系统的激光器向空中发射直准脉冲光，经过大气后向散射后形成激光回波信号；

S2所述激光回波信号经过法布里珀罗干涉仪后被光电倍增管接收并进行光电转换，然后输出电信号；

S3对电信号进行处理得到相应的激光回波信号的频谱；

S4对所述激光回波信号频谱进行曲线拟合，去除激光回波信号中的米氏散射谱，得到瑞利布里渊散射谱，即可测得频谱线宽；

S5计算获得当前条件下的压强，并利用获得的压强和及步骤S4中得到的线宽，通过线宽与大气温度和压强之间的关系，即可得到大气温度信息。