[发明专利]大气特征层检测方法及装置

权利要求书

1.一种大气特征层检测方法，其特征在于，包括：

获得米散射偏振激光雷达信号和气象数据；

根据所述米散射偏振激光雷达信号和气象数据计算得到散射比和线性退偏比；

基于所述散射比和线性退偏比采用阈值法对大气特征层进行检测；

基于大气热力状况数据和大气特征层的光学特性，采用经验阈值法将检测到的大气特征层分类；

再次执行根据所述米散射偏振激光雷达信号和气象数据计算得到散射比和线性退偏比至采用经验阈值法将检测到的大气特征层分类的步骤，得到再次检测到的大气特征层和大气特征层的再次分类结果；

判断再次检测到的大气特征层和大气特征层的再次分类与上一次检测到的大气特征层和大气特征层的分类之间的差异是否小于设定阈值；

若大于所述设定阈值，则又一次执行根据所述米散射偏振激光雷达信号和气象数据计算得到散射比和线性退偏比至采用经验阈值法将检测到的大气特征层分类的步骤，直至最新检测到的大气特征层和大气特征层的最新分类与上一次检测到的大气特征层和大气特征层的分类之间的差异小于所述设定阈值，则采用连续小波分析法修订所述大气特征层的最新分类。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述米散射偏振激光雷达信号表示为：

其中，r为探测距离，C为系统常数，E为脉冲能量，O(r)为几何因子，β_m(r)为大气分子的后向散射系数，β_p(r)为大气颗粒物的后向散射系数，为大气分子的透过率，为大气颗粒物的透过率，α_m(r)为大气分子的消光系数，α_p(r)为大气颗粒物的消光系数；

所述米散射偏振激光雷达信号采用以下公式计算得到：

P(r)＝P_⊥(r)+P_||(r)

其中，P_⊥(r)为垂直通道，P_||(r)为平行通道。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，实测的散射比通过以下公式计算得到：

其中，N(r)为分子数浓度廓线，dσ_Ra/dΩ_π是瑞利散射后向散射横截面的微分，σ_Ra是总瑞利散射截面；Ω是指立体角；π是指相对激光传输方向的180度散射方向；

后向散射截面公式为：

其中，N是散射介质的数浓度，n是散射介质的复折射指数，λ是入射波长；

相应的大气分子的散射比通过以下公式计算得到：

相应的大气分子的散射比不确定性通过以下公式计算得到：

其中，P^m(r)是大气分子回波信号，A(r)包含了散射比中的其他所有量；上标“m”指不同变量对应大气分子的量；

σ_P(r)是激光雷达回波信号的不确定性；

其中，P(r)是激光雷达的回波信号，N是单位时间内累计的激光脉冲数，P_bkg为激光雷达的背景噪声。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，实测的线性退偏比通过以下公式计算得到：

其中，P_{⊥_o}(r)为经过几何因子订正后的垂直通道的信号，P_{||_o}(r)为经过几何因子订正后的平行通道的信号；

相应的大气分子的线性退偏比通过以下公式计算得到：

相应的大气分子的线性退偏比不确定性通过以下公式计算得到：

是经过几何因子订正后的垂直通道大气分子信号的不确定性的平方；其中，为经过几何因子订正的垂直通道大气分子信号，

是经过几何因子订正后的平行通道大气分子信号的不确定性的平方；其中，为经过几何因子订正的平行通道大气分子信号，

P表示回波信号强度，上标m表示大气分子，⊥表示垂直通道，||表示平行通道，O表示几何因子。