[发明专利]一种用于星载大气探测激光雷达的高精度定标处理方法

说明书

本发明提供一种用于星载大气探测激光雷达的高精度定标处理方法，包括：532nm平行偏振通道校正系数标定、532nm垂直偏振通道校正系数标定、1064nm通道校正系数标定和星地联合观测校正星上反演光学参数。本发明采用高海拔分子归一化方法，通过校准信噪比较高的夜间532nm平行通道信号实现对532nm平行通道定标过程；通过532nm平行通道校正系数和偏振增益比实现532nm垂直偏振通道校正系数标定；利用卷云信号实现1064nm通道校正系数标定；从地面站点激光雷达定标设备数据反演的气溶胶光学参数为卫星大气激光雷达信号廓线提供定标依据。本发明处理速度快、定标结果准确，适用于星载大气探测激光雷达对地探测模式，能够有效提升星载后向散射系数或消光系数的数据反演精度。

技术领域

本发明涉及测量测试技术领域，具体涉及一种用于星载大气探测激光雷达的高精度定标处理方法。

背景技术

星载大气探测激光雷达作为大气遥感主动探测的有效工具，克服了地基激光雷达遥感范围受限和被动遥感受制于太阳辐射而无法在夜晚工作的不足，能够实现对全球范围内的云和气溶胶进行长时间的连续观测。为更好的了解气溶胶和云在气候变化中的作用，星载大气探测激光雷达能够以高分辨率观测全球范围内云和气溶胶的垂直结构，对全球气候变化预测不确定性的影响提供更详尽的依据。

大气探测激光雷达原理是通过激光与大气气溶胶粒子的相互作用得到散射信号，经过雷达方程和算法反演得到表征大气光学特征参数值，如反演消光系数、光学厚度等。求解雷达方程是反演后向散射系数和消光系数的关键问题，而雷达方程中存在较多系统参数，系统参数是控制激光雷达灵敏度和效率的许多仪器参数的乘积，如：望远镜接收面积、光学效率、探测器量子效率、系统增益以及几何重叠因子等参数，且会随时间变化。因此在轨校准期间需测量激光雷达系统参数，进行星上定标。

经过星上定标后获得的卫星数据可以被广泛地应用在气候变化、环境变化、天气过程和数值模式同化等多个科学领域。

发明内容

本发明是为了解决激光雷达系统星上定标的问题，提供一种用于星载大气探测激光雷达的高精度定标处理方法，该方法处理速度快、定标结果准确，适用于星载大气探测激光雷达对地探测模式，能够有效提升星载后向散射系数或消光系数的数据反演精度。

本发明提供一种用于星载大气探测激光雷达的高精度定标处理方法，包括如下步骤：

S1、532nm平行偏振通道校正系数标定：使用分子归一化方法，获取532nm平行偏振通道校正系数C_532,p，进行532nm平行偏振通道定标；

S2、532nm垂直偏振通道校正系数标定：使用偏振模式下532nm 平行偏振通道归一化信号和532nm垂直偏振通道归一化信号，得到偏振增益比，结合532nm平行偏振通道校正系数C_532,P得到532nm垂直通道校正系数C_532,S以及532nm通道校正系数C₅₃₂；

S3、1064nm通道校正系数标定：获得532nm通道总衰减后向散射系数，利用在卷云条件下1064nm通道和532nm通道存在的线性关系，获取1064nm通道校正系数C₁₀₆₄；

S4、星地联合观测校正星上反演光学参数：使用卫星过境地面定标站点提供的校准参数，星载大气探测激光雷达反演获取光学参数。

本发明所述的一种用于星载大气探测激光雷达的高精度定标处理方法，作为优选方式，步骤S1在夜间进行。

本发明所述的一种用于星载大气探测激光雷达的高精度定标处理方法，作为优选方式，步骤S1包括：

S11、获得大气分子消光系数：将大气分子散射截面积Q_s(λ)、高度为z的大气压强P(z)和温度T(z)代入下述公式获得大气分子消光系数σ_m(z,λ)：