一种大气气溶胶运动参数的反演方法技术

本发明专利技术提出一种大气气溶胶运动参数的反演方法，利用三台激光雷达同时对大气进行探测，A、B、C三点分别为这三台激光雷达探测路径上的三个测量点，包括如下步骤：步骤(1)根据A点和C点在连续时间的激光雷达信号的一维矩阵，计算得到A

【技术实现步骤摘要】
一种大气气溶胶运动参数的反演方法


[0001]本专利技术涉及一种大气气溶胶运动参数的反演方法，属于大气科学领域。

技术介绍

[0002]大气气溶胶是指在大气中悬浮着的各种固态、液态和固液混合态的微粒，其粒径一般为0.001～100μm。尽管气溶胶仅占大气的一小部分，但它在许多大气过程中起着重要作用，对地球的辐射传输，空气质量，云，降水以及对流层和平流层中的化学过程有着显着的影响。大气气溶胶的运动参数对于大气污染传输、气溶胶沉降、气溶胶扩散、大气辐射过程、降水形成过程等方面的研究都有重要意义。
[0003]现有的大气气溶胶运动参数一般是联合激光雷达和常规风速风向数据进行反演：首先通过激光雷达得到气溶胶的空间分布廓线，然后根据多普勒测风雷达探测的风廓线数据或气象站的风速风向数据，反演得到气溶胶运动路线和速度等参数。由于激光雷达的探测路径和多普勒测风雷达探测路径无法做到一致，而且反演过程一般通过模式计算，因此通过这种方法得到的大气气溶胶运动参数结果误差较大，并不能真实反映气溶胶的运动，而且成本较高。
[0004]本专利技术的大气气溶胶运动参数反演方法基于普通米散射激光雷达信号，根据大气气溶胶的实际运动情况推导，结果更准确，成本更低。

技术实现思路

[0005]本专利技术技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种大气气溶胶运动参数的反演方法，反演方法基于普通米散射激光雷达信号，根据大气气溶胶的实际运动情况推导，结果更准确，成本更低。
[0006]本专利技术的技术解决方案为：一种大气气溶胶运动参数的反演方法，利用三台激光雷达同时对大气进行探测，A、B、C三点分别为这三台激光雷达探测路径上的三个测量点，A
‑
B间距为l1，A
‑
C间距为l2，A
‑
B和A
‑
C方向夹角为β，A
‑
B和气溶胶运动方向夹角为α，D为C点在气溶胶运动方向上的垂点，E为B点在气溶胶运动方向上的垂点；气溶胶团沿着运动方向从A点移动，设运动速度为v
w
；包括如下步骤：
[0007]步骤(1)A点在连续时间t1，t2，...，tn，共n秒时间的激光雷达信号为一维矩阵(S
At1
，S
At2
，...，S
Atn
)，C点在连续时间t1+Δt，t2+Δt，...，tn+Δt，共n秒时间的激光雷达信号为一维矩阵(S
C(t1+Δt)
，S
C(t2+Δt)
，...，S
C(tn+Δt)
)，两个矩阵的相似系数为R2，求出不同Δt时R2最大值对应的时间Δt，即是气溶胶团从A点移动至C点的时间t2，计算得到A
‑
C方向上的速度为
[0008]步骤(2)气溶胶团由A沿风向移动到C点，在运动方向上的实际移动距离为AD＝l2*cos(β
‑
α)，时间为则得到方程
[0009]步骤(3)A点在连续时间t1，t2，...，tn，共n秒时间的激光雷达信号为一维矩阵(S
At1
，S
At2
，...，S
Atn
)，B点在连续时间t1+Δt，t2+Δt，...，tn+Δt，共n秒时间的激光雷达信号为一维矩阵(S
B(t1+Δt)
，S
B(t2+Δt)
，...，S
B(tn+Δt)
)，两个矩阵的相似系数为R1，求出不同Δt时R1最大值对应的时间Δt，即是气溶胶团从A点移动至B点的时间t1，计算得到A
‑
B方向上的速度为
[0010]步骤(4)气溶胶团由A沿风向移动到B点，在运动方向上的实际移动距离为AE＝l1*cosα，时间为则得到方程
[0011]步骤(5)根据A
‑
C方向上的速度v2和A
‑
B方向上的速度为v1计算得到大气气溶胶的真实运动速度和方向。
[0012]进一步的，所述激光雷达为米散射激光雷达。
[0013]进一步的，所述步骤(5)具体包括：
[0014]根据方程组：
[0015][0016]求出v
w
和夹角α：
[0017][0018]计算反演得到大气气溶胶的真实运动速度v
w
和方向α。
[0019]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0020](1)本专利技术根据大气气溶胶实际运动情况推导得到气溶胶运动参数，结果更符合实际，更准确。
[0021](2)本专利技术根据普通米散射激光雷达信号反演得到，成本更低。
附图说明
[0022]图1为本专利技术大气气溶胶运动参数反演方法示意图。
具体实施方式
[0023]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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于
本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0024]根据本专利技术的实施例，如图1，采用三台普通米散射激光雷达同时对大气进行探测，A、B、C三点分别为这三台激光雷达探测路径上的三个测量点，A
‑
B间距为l1，A
‑
C间距为l2，A
‑
B和A
‑
C方向夹角为β，A
‑
B和气溶胶运动方向夹角为α，D为C点在气溶胶运动方向上的垂点，E为B点在气溶胶运动方向上的垂点。气溶胶团沿着运动方向从A点移动，设运动速度为v
w
。
[0025](1)A点在连续时间t1，t2，...，tn，共n秒时间的激光雷达信号为一维矩阵(S
At1
，S
At2
，...，S
Atn
)，C点在连续时间t1+Δt，t2+Δt，...，tn+Δt，共n秒时间的激光雷达信号为一维矩阵(S
C(t1+Δt)
，S
C(t2+Δt)
，...，S
C(tn+Δt)
)，两个矩阵的相似系数为R2，求出不同Δt时R2最大值对应的时间Δt，即是气溶胶团从A点移动至C点的时间t2，计算得到A
‑
C方向上的速度为
[0026](2)气溶胶团由A沿风向移动到C点，在运动方向上的实际移动距离为AD＝l2*cos(β
‑
α)，时间为则得到方程
[0027](3)A点在连续时间t1，t2，...，tn，共n秒时间的激光雷达信号为一维矩阵(S
At1
，S
At2
，...，S
Atn
)，B点在连续时间t1+Δt，t2+Δt，...，tn+Δt，共n秒时间的激光雷达信号为一维矩阵(S
B(t1+Δt)
，S
B(t2+本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大气气溶胶运动参数的反演方法，利用三台激光雷达同时对大气进行探测，A、B、C三点分别为这三台激光雷达探测路径上的三个测量点，A
‑
B间距为l1，A
‑
C间距为l2，A
‑
B和A
‑
C方向夹角为β，A
‑
B和气溶胶运动方向夹角为α，D为C点在气溶胶运动方向上的垂点，E为B点在气溶胶运动方向上的垂点；气溶胶团沿着运动方向从A点移动，设运动速度为v
w
；其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)A点在连续时间t1，t2，...，tn，共n秒时间的激光雷达信号为一维矩阵(S
At1
，S
At2
，...，S
Atn
)，C点在连续时间t1+Δt，t2+Δt，...，tn+Δt，共n秒时间的激光雷达信号为一维矩阵(S
C(t1+Δt)
，S
C(t2+Δt)
，...，S
C(tn+Δt)
)，两个矩阵的相似系数为R2，求出不同Δt时R2最大值对应的时间Δt，即是气溶胶团从A点移动至C点的时间t2，计算得到A
‑
C方向上的速度为步骤(2)气溶胶团由A沿风向移动到C点，在运动方向上的实际移动距离为AD＝l2*cos(β
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张战盈，徐赤东，徐青山，纪玉峰，伯广宇，余东升，方蔚恺，杨喆，蔡熠，陈海燕，李艳蕾，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：