基于平行光大视场的降水降雪自动观测方法技术

基于平行光大视场的降水降雪自动观测方法，利用光学单元、线阵图像传感器阵列、数据采集控制单元及传输单元，传输至终端计算机和相应软件模块；其中，所述光学单元包括大视场平行光管和成像系统两部分；平行光管包括平行光源、光阑和准直透镜组，平行光源采用高亮度LED光源或半导体激光器，经过毛玻璃、光阑和准直透镜组后得到均匀、稳定的平行光；成像镜头位于平行光管出射端的前方，接收来自平行光管发出的平行光，经光学放大投射到线阵图像传感器上；可获取单个降水粒子的形状、等效尺度和下落末速度等信息，进行可实现降水现象的自动识别以及计算降水微物理参数的统计特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种地面天气现象自动观测的气象观测方法，特别是一种适用于对降水降雪现象进行自动化测量的方法。
技术介绍
降水降雪现象是指液态的、固态的或混合态的水凝(冻)物从空中下落到地面上的ー种天气现象。此类天气现象和人类生活息息相关，如降水时空分布的不均会造成旱涝灾害，短时强降水在某些地域可能会引起泥石流灾害；连续的强降雪会引起交通大面积瘫痪，导致农业歉收或严重减产。在全球水热循环和气候变化研究中，降水资料是主要气象资料之一。此外，降水观测数据可用于天气现象自动识别、云雾微物理过程研究、雷达回波強度校验等领域。因此，实现降水降雪现象的定量观测对于大气科学研究和防灾减灾有着重要的意义。目前业务中降水降 雪现象的观测仅限于利用雨量筒、翻斗雨量计等获取降水強度和降水量等宏观物理量，其时空分辨率均较低，而降水类型的识别依赖于人工目測，且无法获得降水粒子的相态、形状、速度和粒子谱等微观信息，业务中没有专门用于降雪观测的仪器，因此当前降水降雪现象的观测无法满足科研、生产和军事等部门日益强烈对降水更深ー层的了解，以及降水降雪信息自动化和精细化测量的需求。实现降水降雪现象的自动观测，一方面可改变本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于平行光大视场的降水降雪自动观测方法，其特征是利用光学单元、线阵图像传感器阵列、数据采集控制单元及传输单元，传输至终端计算机和相应软件模块；其中，所述光学单元包括大视场平行光管和成像系统两部分；平行光管包括平行光源、光阑和准直透镜组，平行光源采用高亮度LED光源或半导体激光器，经过毛玻璃、光阑和准直透镜组后得到均匀、稳定的平行光；成像镜头位于平行光管出射端的前方，接收来自平行光管发出的平行光，经光学放大投射到线阵图像传感器上；其中，线阵图像传感器由相同性能的两个线阵图像传感器拼接而成，其数据输出及曝光设置由数据采集控制单元统一控制；高亮度LED光源或半导体激光器，经过毛玻璃、光阑和准直透镜组...

【技术特征摘要】
1.基于平行光大视场的降水降雪自动观测方法，其特征是利用光学单元、线阵图像传感器阵列、数据采集控制单元及传输单元，传输至终端计算机和相应软件模块；其中，所述光学单元包括大视场平行光管和成像系统两部分；平行光管包括平行光源、光阑和准直透镜组，平行光源采用高亮度LED光源或半导体激光器，经过毛玻璃、光阑和准直透镜组后得到均匀、稳定的平行光；成像镜头位于平行光管出射端的前方，接收来自平行光管发出的平行光，经光学放大投射到线阵图像传感器上；其中，线阵图像传感器由相同性能的两个线阵图像传感器拼接而成，其数据输出及曝光设置由数据采集控制单元统一控制；高亮度LED光源或半导体激光器，经过毛玻璃、光阑和准直透镜组后得到均匀、稳定的平行光；平行光管到成像镜头之际的距离和平行光管的直径确定了采样面积且大于IOcm2 ;所述数据采集控制单元及传输单元以可编程逻辑器件FPGA为核心，完成线阵传感器的时序驱动、高速线阵图像数据的采集与缓存、线阵数据的预处理和传输接口逻辑；图像传感器置于成像镜头后在数据采集控制单元的控制下，进行高速扫描，获取降水粒子的图像信息；采用线阵图像传感器以25000帧/秒的曝光频率获取降水粒子通过采样区间的投影，2500帧/秒曝光频率获取降雪水粒子通过采样区间，通过对投影的拼图得到降水粒子的二维图像，进而二维图像提取得到降水粒子的形状、等效尺度即直径和末速度信息；采用下述方法计算降水粒子直径大小和末速度降水粒子直径大小通过二维图像中降水粒子成像图像分析得到，或直接计算根据相应时刻被遮挡的像元个数，像元尺寸及光学成像放大倍率得到相应时刻降水粒子的水平尺度，将不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：高太长，江志东，翟东力，刘西川，苏小勇，刘磊，赵世军，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：