【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大气消光系数测量，尤其涉及一种便携式斜向消光系数测量装置及计算方法。
技术介绍
1、大气对光线传播途中的能量削弱比较大，在光电测试试验中，大气的消光作用不能忽略，而消光系数是由大气质量决定的，大气中的气体分子、气溶胶、水汽、雾霾、烟雾、尘埃等物质都会对光线产生吸收和散射作用，从而导致光线在大气中传播时减弱。这些因素是实时变化的，不同季节、不同时段、不同地域、不同海拔，差别很大。所以，在光电试验展开时，所测量的消光系数才能准确反映大气的消光影响，目前，现有大多数光电测试中的能量损耗计算都是采用地面水平方向的测量值，误差较大。
2、鉴于上述原因，现研发出一种便携式斜向消光系数测量装置及计算方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种便携式斜向消光系数测量装置及计算方法，将需测量的大气厚度分成若干分层，通过测量每个分层的能见度最终换算成需测量的大气厚度的整体消光系数，极大的提高了准确性，不受环境条件限制，具有较强的便携性、操控性、时效性。
2、本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种便携式斜向消光系数测量装置，包括地面设备和飞行设备，所述的飞行设备采用无人机，所述的无人机设有挂载舱，挂载舱内设有电池、数传电台a、数据记录仪，无人机上设置能见度仪，所述的数传电台a的天线设置于无人机尾部下方；所述的地面设备包括飞控系统、数传电台b、计算机，所述的飞控系统与无人机之间无线连接，数传电台a与数传电台b之间无线连接，
3、进一步，所述的无人机采用混合翼无人机。
4、进一步，所述的能见度仪采用透射式能见度仪，所述的能见度仪设置于无人机的腹部或顶部。
5、进一步，所述的计算机采用笔记本电脑、或平板电脑，其中的一种或一种以上的组合。
6、一种斜向消光系数测量的计算方法，在大气的垂直方向测量每个层段的消光系数，然后通过等效替代方法计算出光路上总的消光影响；具体步骤为：
7、s1.数学建模：设地面上的光源从a点沿角度θ发射光束到达空中b点，b点在地面上的投影为b`，ab的长度为l，bb`的高度为h；将bb`平均分成n层，每个分层高度为h，光束沿θ方向穿透每个分层大气的斜向距离为l；ii为光束通过每个分层大气后的光强，βi为每个分层大气的消光系数，若每个分层大气是均质的，则根据朗伯-比尔定律得
8、in＝in-1exp(-l·βn)
9、＝ii-1exp[-l·(βi+βi+1+…+βn)]
10、＝i0exp[-l·(β1+β2+…+βn)] (1)
11、即
12、
13、τn为光束经过n层大气后的透射率，对式(2)进行变换得
14、
15、由式(3)能够看到，如果每个分层的大气是均质的，光束方向的斜向消光系数和垂直方向的消光系数相同，等于各分层大气消光系数βi的平均值，记为β，即得
16、
17、消光系数与能见度密切相关，将大气能见度与消光系数的数学关系引入，根据kruse的经验公式，将式(4)变换为
18、
19、
20、单位km-1；其中，ri为每个分层大气的能见度，单位km；λ为光的波长，单位μm；ai为修正因子，随ri的不同而不同；n为大气分层的总层数；
21、需要监测实时的消光系数变化时，将式(5)变换为式(6)进行计算
22、
23、
24、i为当前无人机所在的大气分层序数；
25、s2.先计算机内置的程序上设定需要测量的每个分层大气的高度，遥控无人机由地面攀升至指定高度，攀升过程中，对设定层高的大气能见度进行测量，至每个分层大气的累加高度处，悬停后测出对应的层高能见度，所有层高能见度测量完毕后，通过计算即可得出结果。
26、本专利技术的有益效果是：本专利技术的公式5是计算所有层的，即测量完拟定高度的所有层后，进行总的计算；公式6是计算当前累积的所有层的，即当前层以下各层的累积，这是为了实时计算当前情况；比如，总的拟定测量总数为100层，当前正在测量第60层，该式表示计算从第1层到第60层的总体情况；实时计算时通过数传电台将能见度的数据实时传输至地面计算机中，即传即算；本专利技术将需测量的大气厚度分成若干分层，通过测量每个分层的能见度最终换算成需测量的大气厚度的整体消光系数，极大的提高了准确性，不受环境条件限制，具有较强的便携性、操控性、时效性；本专利技术未详细介绍处为现有常用技术。
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1.一种便携式斜向消光系数测量装置，包括地面设备和飞行设备，其特征在于：所述的飞行设备采用无人机，所述的无人机设有挂载舱，挂载舱内设有电池、数传电台a、数据记录仪，无人机上设置能见度仪，所述的数传电台a的天线设置于无人机尾部下方；所述的地面设备包括飞控系统、数传电台b、计算机，所述的飞控系统与无人机之间无线连接，数传电台a与数传电台b之间无线连接，计算机与数传电台b之间有线或无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种便携式斜向消光系数测量装置，其特征在于：所述的无人机采用混合翼无人机。
3.根据权利要求1所述的一种便携式斜向消光系数测量装置，其特征在于：所述的能见度仪采用透射式能见度仪，所述的能见度仪设置于无人机的腹部或顶部。
4.根据权利要求1所述的一种便携式斜向消光系数测量装置，其特征在于：所述的计算机采用笔记本电脑、或平板电脑，其中的一种或一种以上的组合。
5.一种斜向消光系数测量的计算方法，其特征在于：在大气的垂直方向测量每个层段的消光系数，然后通过等效替代方法计算出光路上总的消光影响；具体步骤为：
【技术特征摘要】
1.一种便携式斜向消光系数测量装置，包括地面设备和飞行设备，其特征在于：所述的飞行设备采用无人机，所述的无人机设有挂载舱，挂载舱内设有电池、数传电台a、数据记录仪，无人机上设置能见度仪，所述的数传电台a的天线设置于无人机尾部下方；所述的地面设备包括飞控系统、数传电台b、计算机，所述的飞控系统与无人机之间无线连接，数传电台a与数传电台b之间无线连接，计算机与数传电台b之间有线或无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种便携式斜向消光系数测量装置，其特征在于：所述的无人机采...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆良，宋东升，王湛岩，赵志刚，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八九五部队，
类型：发明
国别省市：
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