【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测试计量，尤其涉及一种瑞利测温激光雷达不确定度评定方法及系统。
技术介绍
1、瑞利测温激光雷达是中高层大气探测的重要技术手段，可以获得中高层大气的密度和温度。瑞利测温激光雷达的工作原理是利用激光束与大气分子作用产生瑞利散射，由于瑞利散射强度与大气分子密度直接相关，可以通过探测得到的强度信号获得大气密度廓线，再由流体静力平衡和理想气体方程，对密度积分得到大气温度廓线。
2、由于瑞利测温激光雷达的不确定度的评估比较复杂，目前，对于瑞利测温激光雷达系统的探测不确定度尚无成熟的计算方法，通常利用光子数的泊松分布计算出光子数不确定度，根据反演公式近似估算出测量温度的不确定度。这种方法没有考虑到数据处理过程中其他参量的不确定度和计算结果偏差的不确定度，没有按照的实际的数据处理和反演过程传递不确定度，因此估算出的测量温度的不确定度的精度较低。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种瑞利测温激光雷达不确定度评定方法及系统，能够解决现有技术中测量温度的不确定度的测量精度低的技术问题。
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，瑞利测温激光雷达不确定度评定方法包括：分析瑞利测温激光雷达测量大气温度的处理过程，瑞利测温激光雷达测量大气温度的处理过程包括光子计数获取l0级数据、饱和校正、背景噪声校正、高度平滑与积分、时间积分、密度反演和温度反演；根据光子计数获取l0级数据的过程，计算获取l0级数据的不确定度；根据饱和校正处理过程，建立饱和
3、进一步地，l0级数据的不确定度un(z)可根据计算获取，其中，n(z)为高度分辨率内l0级光子数据的平均值，z为探测高度。
4、进一步地，饱和校正不确定度传递公式为其中，nc(z)为饱和校正后的光子数，τ为光子计数器的死区时间，c为光速，δz为距离分辨率，l为脉冲数，unc(z)为饱和校正后光子数的不确定度，un为l0级数据的不确定度，uτ为死区时间的不确定度。
5、进一步地，背景噪声校正不确定度传递公式为其中，ub为背景噪声不确定度，unb(z)为背景噪声校正后光子数的不确定度，unc(z)为饱和校正后光子数的不确定度。
6、进一步地，高度平滑与积分不确定度传递公式为其中，unz(z)为高度平滑与积分后光子数的不确定度，n为滑动平均的步长，unb为背景噪声校正后光子数的不确定度，m为探测高度z对应的l0级数据离散点的总数，zm为第m个离散点对应的高度值。
7、进一步地，时间积分不确定度传递公式为其中，unt(z)为时间积分不确定度，δt为积分时间，unz(z)为高度平滑与积分后光子数的不确定度。
8、进一步地，密度反演不确定度传递公式为其中，ρ(z)为探测高度z处密度不确定度，nt(z)为探测高度z处的积分光子数，nt(z0)为参考高度z0处的积分光子数，ρ0(z0)为参考高度z0处参考密度，uρ(z)为密度反演不确定度，n(z)为高度分辨率内l0级光子数据的平均值，unt为探测高度处积分后光子数不确定度，unt0为参考高度处积分后光子数不确定度，uρ0为参考高度处参考密度不确定度。
9、进一步地，温度反演不确定度传递公式为其中，t(z)为探测高度z处的温度，zc为参考温度对应高度，ρ(z)为探测高度z处的密度不确定度，ρ(zc)为参考温度对应高度zc处的参考密度，t0(zc)为温度参考高度zc处的参考温度，m为空气相对分子质量，r为理想气体常数，g(ξ)为高度ξ处的重力加速度，ρ(ξ)为高度ξ处的探测密度，ut(z)为瑞丽激光雷达温度不确定度，utzc为温度参考高度zc处参考温度不确定度，uρzc为参考温度对应高度zc处的密度不确定度，uρ为密度反演不确定度。
10、根据本专利技术的又一方面，提供了一种瑞利测温激光雷达不确定度评定系统，其特征在于，瑞利测温激光雷达不确定度评定系统使用如上所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法进行瑞利测温激光雷达不确定度评定。
11、进一步地，瑞利测温激光雷达不确定度评定系统包括：过程分析模块，过程分析模块用于分析瑞利测温激光雷达测量大气温度的处理过程；l0级数据的不确定度计算模块，l0级数据的不确定度计算模块用于根据光子计数获取l0级数据的过程计算获取l0级数据的不确定度；饱和校正后光子数的不确定度计算模块，饱和校正后光子数的不确定度计算模块用于根据l0级数据的不确定度和饱和校正不确定度传递公式计算获取饱和校正后光子数的不确定度；背景噪声校正后光子数的不确定度计算模块，背景噪声校正后光子数的不确定度计算模块用于根据饱和校正后光子数的不确定度、背景噪声不确定度和背景噪声校正不确定度传递公式计算获取背景噪声校正后光子数的不确定度；高度平滑与积分后光子数的不确定度计算模块，高度平滑与积分后光子数的不确定度计算模块用于根据背景噪声校正后光子数的不确定度和高度平滑与积分不确定度传递公式计算获取高度平滑与积分后光子数的不确定度；时间积分不确定度计算模块，时间积分不确定度计算模块用于根据高度平滑与积分后光子数的不确定度和时间积分不确定度传递公式计算获取参考高度积分光子数不确定度和探测高度积分光子数不确定度；探测高度密度不确定度计算模块，探测高度密度不确定度计算模块用于根据参考高度积分光子数不确定度、探测高度积分光子数不确定度、参考高度处参考密度不确定度和密度反演不确定度传递公式计算获取探测高度密度不确定度；瑞丽激光雷达温度不确定度计算模块，瑞丽激光雷达温度不确定度计算模块用于根据探测高度密度不确定度、参考高度处参考温度不确定度和温度反演不确定度传递公式计算获取瑞丽激光雷达温度不确定度。
12、应用本专利技术的技术方案，提供了一种瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，该方法通过分析瑞利测温激光雷达测量大气温度的处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述瑞利测温激光雷达不确定度评定方法包括：
2.根据权利要求1所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述L0级数据的不确定度uN(z)可根据计算获取，其中，N(z)为高度分辨率内L0级光子数据的平均值，z为探测高度。
3.根据权利要求2所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述饱和校正不确定度传递公式为其中，Nc(z)为饱和校正后的光子数，τ为光子计数器的死区时间，c为光速，δz为距离分辨率，L为脉冲数，uNc(z)为饱和校正后光子数的不确定度，uN为L0级数据的不确定度，uτ为死区时间的不确定度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述背景噪声校正不确定度传递公式为其中，uB为背景噪声不确定度，uNb(z)为背景噪声校正后光子数的不确定度，uNc(z)为饱和校正后光子数的不确定度。
5.根据权利要求4所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述高度平滑与积分不确定度传递公式为其中，uNz(z
6.根据权利要求5所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述时间积分不确定度传递公式为其中，uNt(z)为时间积分不确定度，Δt为积分时间，uNz(z)为高度平滑与积分后光子数的不确定度。
7.根据权利要求6所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述密度反演不确定度传递公式为其中，ρ(z)为探测高度z处密度不确定度，Nt(z)为探测高度z处的积分光子数，Nt(z0)为参考高度z0处的积分光子数，ρ0(z0)为参考高度z0处参考密度，uρ(z)为密度反演不确定度，N(z)为高度分辨率内L0级光子数据的平均值，uNt为探测高度处积分后光子数不确定度，uNt0为参考高度处积分后光子数不确定度，uρ0为参考高度处参考密度不确定度。
8.根据权利要求7所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述温度反演不确定度传递公式为其中，T(z)为探测高度z处的温度，zc为参考温度对应高度，ρ(z)为探测高度z处的密度不确定度，ρ(zc)为参考温度对应高度zc处的参考密度，T0(zc)为温度参考高度zc处的参考温度，M为空气相对分子质量，R为理想气体常数，g(ξ)为高度ξ处的重力加速度，ρ(ξ)为高度ξ处的探测密度，uT(z)为瑞丽激光雷达温度不确定度，uTzc为温度参考高度zc处参考温度不确定度，uρzc为参考温度对应高度zc处的密度不确定度，uρ为密度反演不确定度。
9.一种瑞利测温激光雷达不确定度评定系统，其特征在于，所述瑞利测温激光雷达不确定度评定系统使用如权利要求1至8中任一项所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法进行瑞利测温激光雷达不确定度评定。
10.根据权利要求9所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定系统，其特征在于，所述瑞利测温激光雷达不确定度评定系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述瑞利测温激光雷达不确定度评定方法包括：
2.根据权利要求1所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述l0级数据的不确定度un(z)可根据计算获取，其中，n(z)为高度分辨率内l0级光子数据的平均值，z为探测高度。
3.根据权利要求2所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述饱和校正不确定度传递公式为其中，nc(z)为饱和校正后的光子数，τ为光子计数器的死区时间，c为光速，δz为距离分辨率，l为脉冲数，unc(z)为饱和校正后光子数的不确定度，un为l0级数据的不确定度，uτ为死区时间的不确定度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述背景噪声校正不确定度传递公式为其中，ub为背景噪声不确定度，unb(z)为背景噪声校正后光子数的不确定度，unc(z)为饱和校正后光子数的不确定度。
5.根据权利要求4所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述高度平滑与积分不确定度传递公式为其中，unz(z)为高度平滑与积分后光子数的不确定度，n为滑动平均的步长，unb为背景噪声校正后光子数的不确定度，m为探测高度z对应的l0级数据离散点的总数，zm为第m个离散点对应的高度值。
6.根据权利要求5所述的瑞利测温激光雷达不确定度评定方法，其特征在于，所述时间积分不确定度传递公式为其中，unt(z)为时间积分不确定度，δt为积分时间，unz(z)为高度平滑与积分后光子数...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄剑，全栋梁，崔飞，张媛文，杨晓君，杨冠雨，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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