一种云/气溶胶的监测方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种云/气溶胶的监测方法、装置和系统。该方法包括：平流层驻留平台接收来自地面系统的探测请求，其中，探测请求携带有探测时间和探测位置；根据探测时间，控制位于平流层驻留平台中的激光器向探测位置发射双波长激光，其中，双波长激光作用于探测位置的云/气溶胶，且双波长激光的两个波长满足：至少一种波长的激光为线偏振光；接收双波长激光经由云/气溶胶散射后返回的散射信号，并对散射信号进行处理得到散射信号的电信号；对电信号进行编码得到云/气溶胶的数据信息；发送数据信息至地面系统，以使地面系统根据数据信息获取云/气溶胶的特性参数。本发明专利技术解决了现有技术中监测云/气溶胶的效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大气监测领域，具体而言，涉及一种云/气溶胶的监测方法、装置和系统。
技术介绍
存在于大气中的云/气溶胶会对天气、太阳辐射和空气污染等产生重大的影响，但目前，人们对于自然或者人为因素产生的云/气溶胶的空间分布、随时间变化特性都缺乏足够的了解和认识。在相关技术中，对于云/气溶胶的测量方法主要有地面测量、机载测量和卫星测量三种。地面测量方法通常只能获得单点的云/气溶胶数据，难以获得较大范围、垂直分布信息；机载测量可采用激光雷达，但不能定点测量区域的云/气溶胶随时间变化信息，且受恶劣天气及航空管制影响，工作时间受到限制；卫星测量目标是全球大范围数据，分辨率较差，且受轨道限制也不能对定点进行连续观测。针对现有技术中监测云/气溶胶的效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种云/气溶胶的监测方法、装置和系统，以解决现有技术中如何高效地监测云/气溶胶的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种云/气溶胶的监测方法。根据本专利技术的云/气溶胶的监测方法包括：平流层驻留平台接收来自地面系统的探测请求，其中，探测请求携带有探测时间和探测位置；根据探测时间，控制位于平流层驻留平台中的激光器向探测位置发射双波长激光，其中，双波长激光作用于探测位置的云/气溶胶，且双波长激光的两个波长满足：至少一种波长的激光为线偏振光；接收双波长激光经由云/气溶胶散射后返回的散射信号，并对散射信号进行处理得到散射信号的电信号；对电信号进行编码得到云/气溶胶的数据信息；发送数据信息至地面系统，以使地面系统根据数据信息获取云/气溶胶的特性参数。为了实现上述目的，根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种云/气溶胶的监测装置。根据本专利技术的云/气溶胶的监测装置包括：第一接收模块，用于使得平流层驻留平台接收来自地面系统的探测请求，其中，探测请求携带有探测时间和探测位置；控制模块，用于根据探测时间，控制位于平流层驻留平台中的激光器向探测位置发射双波长激光，其中，双波长激光作用于探测位置的云/气溶胶，且双波长激光的两个波长满足：至少一种波长的激光为线偏振光；处理模块，用于接收双波长激光经由云/气溶胶散射后返回的散射信号，并对散射信号进行处理得到散射信号的电信号；编码模块，用于对电信号进行编码得到云/气溶胶的数据信息；发送模块，用于发送数据信息至地面系统，以使地面系统根据数据信息获取云/气溶胶的特性参数。本申请还可以提供一种云/气溶胶的监测系统，该系统包括：平流层驻留平台，其中，平流层驻留平台中安装有天线、控制器、转台、激光器以及望远镜；天线，用于接收来自地面系统发来的探测请求并发送至控制器，还用于接收控制器发来的探测响应并发送至地面系统，以使地面系统根据探测响应获取云/气溶胶的特性参数，其中，探测请求携带有探测时间和探测位置；控制器，与天线电连接，用于根据接收到的探测请求控制转台转向以及控制激光器发射激光，还用于根据望远镜接收到的散射信号的电信号生成探测响应，其中，探测响应携带有云/气溶胶的数据信息；转台，与控制器电连接，用于根据转向信号带动激光器转动，使得激光器朝向探测位置；激光器，用于发射双波长激光，其中，双波长激光作用于探测位置的云/气溶胶，且双波长激光的两个波长满足：至少一种波长的激光为线偏振光；望远镜，与控制器电连接，用于接收双波长激光经由云/气溶胶散射后返回的散射信号，并对散射信号进行处理得到散射信号的电信号。根据本专利技术实施例，通过云/气溶胶的监测方法，解决了现有技术中监测云/气溶胶的效率低的问题，达到了高效地监测云/气溶胶的目的。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的云/气溶胶的监测方法的流程示意图；图2是根据本专利技术实施例的云/气溶胶的监测装置的结构示意图；图3是根据本专利技术实施例的云/气溶胶的监测系统的结构示意图；以及图4是根据本专利技术实施例的云/气溶胶的监测系统的一种优选的实施例的结构示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。实施例1根据本专利技术实施例，提供了一种云/气溶胶的监测方法的方法实施例。本专利技术实施例还提供了一种云/气溶胶的监测方法。该方法可以通过云/气溶胶的监测装置来实现，但不限于此。图1是根据本专利技术是实施例的云/气溶胶的监测方法流程示意图。如图1所示，该方法包括步骤如下：步骤S101，平流层驻留平台接收来自地面系统的探测请求，其中，探测请求携带有探测时间和探测位置。在上述步骤S101中，平流层驻留平台例如通过天线接收来自地面系统的探测请求。其中，本地装置即云/气溶胶的监测装置位于该平流层驻留平台中，该平流层驻留平台的工作高度约为20～24Km左右的平流层，且可以定点驻留。具体地，在本专利技术实施例中，以该平流层驻留平台为浮空器为例，云/气溶胶的监测装置为浮空器控制器为例进行详细说明。地面系统利用L波段无线通信向浮空器发布指令，如探测地点和探测时间，浮空器上的天线接收来自地面系统的探测请求，传送给浮空器控制器，使得浮空器控制器在接收到请求后可以根据探测请求对云/气溶胶进行监测，进一步达到监测云/气溶胶的目的。探测时间可以为时间点或时间段，探测位置可以为具体地点或地理区域范围。步骤S103，根据探测时间，控制位于平流层驻留平台中的激光器向探测位置发射双波长激光，其中，双波长激光作用于探测位置的云/气溶胶，且双波长激光的两个波长满足：至少一种波长的激光为线偏振光。在上述步骤S103中，在一种应用场景中，地面系统根据需要生成探测时间和探测位置，并发送至该云/气溶胶的检测装置。当需要实时检测某一面积为S的区域中的云/气溶胶分布信息时，地面系统可以将该面积S分解为若干个探测位置信息，并连续发送至该云/气溶胶的检测装置，该面积S中探测位置的数量越多，该面积中云/气溶胶的检测结果越精确。由上可知，探测时间和探测位置由地面系统解析后逐个发给云/气溶胶探测装置，可以实现地面系统对云/气溶胶探测装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种云/气溶胶的监测方法，其特征在于，包括：平流层驻留平台接收来自地面系统的探测请求，其中，所述探测请求携带有探测时间和探测位置；根据所述探测时间，控制位于所述平流层驻留平台中的激光器向所述探测位置发射双波长激光，其中，所述双波长激光作用于所述探测位置的云/气溶胶，且所述双波长激光的两个波长满足：至少一种波长的激光为线偏振光；接收所述双波长激光经由所述云/气溶胶散射后返回的散射信号，并对所述散射信号进行处理得到所述散射信号的电信号；对所述电信号进行编码得到所述云/气溶胶的数据信息；发送所述数据信息至所述地面系统，以使所述地面系统根据所述数据信息获取所述云/气溶胶的特性参数。

【技术特征摘要】
1.一种云/气溶胶的监测方法，其特征在于，包括：平流层驻留平台接收来自地面系统的探测请求，其中，所述探测请求携带有探测时间和探测位置；根据所述探测时间，控制位于所述平流层驻留平台中的激光器向所述探测位置发射双波长激光，其中，所述双波长激光作用于所述探测位置的云/气溶胶，且所述双波长激光的两个波长满足：至少一种波长的激光为线偏振光；接收所述双波长激光经由所述云/气溶胶散射后返回的散射信号，并对所述散射信号进行处理得到所述散射信号的电信号；对所述电信号进行编码得到所述云/气溶胶的数据信息；发送所述数据信息至所述地面系统，以使所述地面系统根据所述数据信息获取所述云/气溶胶的特性参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述探测时间，控制位于所述平流层驻留平台中的激光器向所述探测位置发射双波长激光包括：根据所述探测位置和所述平流层驻留平台位置，计算探测角度；根据所述探测时间将所述探测角度发送至位于所述平流层驻留平台中的两自由度转台，使得所述两自由度转台根据所述探测角度带动所述激光器转动；控制所述激光器发射所述双波长激光。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述探测位置和所述平流层驻留平台位置，计算探测角度包括：读取位于所述平流层驻留平台中的定位设备采集的当前位置的坐标；根据所述当前位置的坐标和所述探测位置的坐标调用空间两点间距离公式计算出所述探测角度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收所述双波长激光经由所述云/气溶胶散射后返回的散射信号之后，所述方法还包括：对所述散射信号进行窄带滤波、和/或偏振探测、和/或功率放大，以降低所述散射信号的噪声。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述电信号进行编码得到所述云/气溶胶的数据信息之前，所述方法还包括：接收定位设备实时采集到的所述平流层驻留平台的位置信息，或者读取预先存储的所述平流层驻留平台的位置信息，其中，所述定位设备位于所述平流层驻留平台中；接收来自所述定位设备实时采集到的时间信息。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，发送所述数据信息至所述地面系统的步骤还包括：发送所述数据信息、所述时间信息和所述位置信息至所述地面系统。7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，在接收来自所述定位设备实时采集到的时间信息之后，所述方法还包括：根据所述定位设备实时采集到的时间信息，校准所述平流层驻留平台中记录的当前时间。8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述数据信息中至少包括如下任意一种：所述散射信号的强度、自发射激光起至接收到所述散射信号的时间长度、所述线偏振光的偏振信息。9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，在发送所述数据信息至所述地面系统之后，所述方法还包括：所述地面系统根据接收到的所述散射信号的强度，获取所述探测位置的所述云/气溶胶的浓度；和/或所述地面系统根据接收到的两种波长的所述散射信号的强度，计算两种波长的所述散射信号强度的差值，获取所述探测位置的所述云/气溶胶的类型及尺寸；和/或所述地面系统根据接收到的所述散射信号的时间长度，获取所述平流层驻留平台与所述云/气溶胶发生散射之处的距离；和/或所述地面系统根据接收到的所述线偏振光的偏振信息，获取云类型、气溶胶粒子类型、以及退偏比信息。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述激光器为Nd:YAG激光器时，所述双波长激光分别为：波长1010nm至1117nm的激光和波长505nm至560nm的激光。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述Nd:YAG激光器的发射能量为100～200毫焦，所述Nd:YAG激光器发射激光的频率为20～50赫兹。12.根据权利要求2所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：东莞前沿技术研究院，深圳光启空间技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44