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一种星载大气激光雷达信号仿真方法及系统技术方案

技术编号:40840802 阅读:43 留言:0更新日期:2024-04-01 15:07
本发明专利技术公开了一种星载大气激光雷达信号仿真方法及系统,包括大气分子瑞利散射计算、云层和地表散射强度计算和大气激光雷达硬件收发特性仿真,其中大气温度、压强和臭氧浓度廓线由模型或者由实际观测数据提供,太阳天顶角、云层、气溶胶层和地表散射特性可任意输入,大气激光雷达的激光能量、重复频率、发散角和接收通道的光学特征可自定义,用于仿真在不同地表、云层、气溶胶、太阳天顶角和系统参数下的回波信号。本发明专利技术解决了星载大气激光雷达信号仿真的难题,可定量计算不同硬件参数条件下的星载大气激光雷达探测性能,为星载大气激光雷达硬件参数设计和优化提供了定量参考依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于大气遥感,具体涉及一种针对主动遥感手段的星载大气激光雷达信号仿真方法及系统


技术介绍

1、大气激光雷达是一种利用脉冲式激光对大气颗粒物、温度、湿度和风场进行探测的主动遥感设备,具备高时空分辨率。根据大气激光雷达搭载平台的不同,可以将其分为地基大气激光雷达、车载大气激光雷达、机载大气激光雷达和星载大气激光雷达。地基大气激光雷达一般固定在特定观测地点,对特定地点垂直向上做连续观测或转载扫描装置对数十公里范围内大气状态进行监测;车载或机载大气激光雷达可以对数百公里范围内大气进行监测,从而获取大气颗粒物和温湿度场的变化规律;随着激光技术的发展,大气激光雷达能够搭载到卫星平台上,监测全球范围内的大气状态,并能精确提供垂直高度上的大气结构。美国航空航天局联合法国航天局于2006年发射了第一颗搭载有大气激光雷达的卫星calipso,用于探测全球范围内颗粒物和云层的垂直分布。在这之后于2018年,欧空局发射了第一颗用于全球三维风场监测的大气激光雷达卫星aeolus。我国于2022年4月和8月,分别发射了搭载有用于全球二氧化碳、颗粒物和云层监测激光雷达的卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种星载大气激光雷达信号仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种星载大气激光雷达信号仿真方法,其特征在于:步骤1中假设出射激光的发散角为,扩束镜的扩束倍率为,则经扩束后的激光束发散角为。

3.如权利要求1所述的一种星载大气激光雷达信号仿真方法,其特征在于:步骤2中根据大气瑞利散射机制,计算大气分子散射截面、臭氧的吸收截面,利用给定的温度和压强廓线,结合理想气体方程计算大气分子数浓度,利用大气分子散射截面、臭氧的吸收截面和大气分子数浓度廓线,计算不同高度层的大气分子后向散射系数和消光系数,具体计算公式如下:

>4.如权利要求1所...

【技术特征摘要】

1.一种星载大气激光雷达信号仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种星载大气激光雷达信号仿真方法,其特征在于:步骤1中假设出射激光的发散角为,扩束镜的扩束倍率为,则经扩束后的激光束发散角为。

3.如权利要求1所述的一种星载大气激光雷达信号仿真方法,其特征在于:步骤2中根据大气瑞利散射机制,计算大气分子散射截面、臭氧的吸收截面,利用给定的温度和压强廓线,结合理想气体方程计算大气分子数浓度,利用大气分子散射截面、臭氧的吸收截面和大气分子数浓度廓线,计算不同高度层的大气分子后向散射系数和消光系数,具体计算公式如下:

4.如权利要求1所述的一种星载大气激光雷达信号仿真方法,其特征在于:步骤3中在给定太阳天顶角和地表特性时,星载大气激光雷达接收到的太阳背景强度计算方式如下:

5.如权利要求4所述的一种星载大气激光雷达信号仿真方法,其特征在于:步骤3中大气分子散射太阳光产生的太阳背景强度计算方式为:

6.如权利要求4所述的一种星载大气激光雷达信号仿真方法,其特征在于:步骤3中...

【专利技术属性】
技术研发人员:殷振平何芸王龙龙马盈盈邹玮杰刘杨赵晓娜王宣
申请(专利权)人:武汉大学
类型:发明
国别省市:

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