米散射激光雷达盲区校正及系统常数标定方法与实验

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米散射激光雷达因其较高的时空分辨率及测量精度等特性成为探测大气气溶胶变化的有效手段之一,但是由于其系统结构问题使得在大气气溶胶全程探测中存在探测盲区,从而影响全程大气信息的获得。对米散射激光雷达系统盲区校正及系统常数标定技术的研究,可有效提高探测距离及探测精度,不仅对研究大气运动、气候气象变化等提供科学的依据,更对改善人类的居住环境,科学指导人类的生产生活方式具有重要意义。  米散射激光雷达盲区校正及系统常数标定方法与实验依托西安理工大学激光雷达大气遥感中心的米散射雷达系统平台。依据米散射激光雷达大气气溶胶探测原理,详细阐述了几何重叠因子,接收发射系统中心轴偏离度及光纤参数与安装对米散射激光雷达探测性能的影响,设计了米散射激光雷达的盲区校正及系统常数标定方法。该盲区校正方法利用米散射激光雷达3D扫描功能进行实验,从中获得多角度下的大气状态信息。在假设大气水平均匀分布条件下,对多角度激光回波数据应用Klett法反演得到大气消光系数,并应用投影原理及数据拼接法校正垂直探测盲区内的消光系数,进而获得全程大气消光系数曲线。利用能见度仪及太阳光度计可标定校正后消光廓线,并结合校正后大气全程消光系数曲线,提出了标定激光雷达常数的方法。  利用平行轴和共轴米散射激光雷达系统对西安地区大气气溶胶特性进行了实验观测,获得了天气有云或无云的条件下西安地区大气气溶胶光学参数。实验结果表明米散射激光雷达盲区校正及常数标定方法具有较强的通用性,有效地提高了激光雷达的探测性能,实现了米散射激光雷达对大气消光系数廓线的全程精确探测,激光雷达系统常数的标定也可为其他参数的反演提供了依据。
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