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专利号: 2024105054779
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水汽浓度的动态范围遥感方法,其特征在于,包括:获取预设波段水汽和干扰气体的吸收截面,并将所述吸收截面与大气丰度相乘,得到标准丰度校正后的预设波段水汽和干扰气体的吸收截面;

在校正后的吸收截面上选取两条探测波长和一条共用的参考波长,组成强吸收线和弱吸收线;

根据预设路径范围,采用差分吸收方法,计算出不同水汽浓度下强吸收线和弱吸收线的光学深度;基于所述光学深度的范围,获得所述强吸收线的最高饱和上限浓度和弱吸收线的最低饱和下限浓度,具体包括:设置光学深度的范围以及预设路径范围,在所述路径范围内计算出不同水汽浓度下强吸收线和弱吸收线的光学深度;

基于计算出的不同水汽浓度下强吸收线和弱吸收线的光学深度,选出在预定光学深度范围内的所有值;

根据选出的光学深度范围内的所有值,将所述光学深度的最大值作为强吸收线的最高饱和上限浓度,将所述光学深度的最小值作为弱吸收线的最低饱和下限浓度;

当光学深度在强吸收线的最高饱和上限浓度和弱吸收线的最低饱和下限浓度之间,选取分子数密度误差最小的吸收线,完成水汽浓度的探测。

2.根据权利要求1所述的水汽浓度的动态范围遥感方法,其特征在于,所述干扰气体包括二氧化碳、甲烷。

3.根据权利要求1所述的水汽浓度的动态范围遥感方法,其特征在于,所述组成强吸收线和弱吸收线,包括:选取校正后吸收截面上的最大波长作为低水汽浓度下的探测波长on‑line,记为on1;

选取校正后吸收截面上比所述on1小一个数量级的波长作为高水汽浓度下的探测波长on‑line,记为on2;

在所述on1与on2之间选择一条共用的参考波长off‑line,记为off;

将所述on1与off组成强吸收线,将所述on2与off组成弱吸收线。

4.根据权利要求1所述的水汽浓度的动态范围遥感方法,其特征在于,计算出所述强吸收线和弱吸收线的光学深度的表达式如下:;

其中,DOD表示为光学深度; 表示为待测气体吸收截面;N(r)表示为待测气体的分子数密度;r表示为距离的自变量参数;R表示为雷达探测的距离。

5.根据权利要求1所述的水汽浓度的动态范围遥感方法,其特征在于,还包括:当所述光学深度低于弱吸收线的最低饱和下限浓度时,使得不同频率对吸收线的吸收差异小,则采用强吸收线进行探测;

当所述光学深度高于强吸收线的最高饱和上限浓度时,使得返回的信号弱,则采用弱吸收线进行探测。

6.根据权利要求1所述的水汽浓度的动态范围遥感方法,其特征在于,当光学深度在强吸收线的最高饱和上限浓度和弱吸收线的最低饱和下限浓度之间,选取分子数密度误差最小的吸收线,完成水汽浓度的探测,包括:采用泊松统计量方法对不同信噪比下的水汽进行探测,计算出水汽测量过程中的数密度误差,其数密度误差表达式如下:;

其中,KDOD表示为光学深度和与距离单元差分光学深度的比值;SNR表示为off波长返回信号功率的信噪比; 表示为总的激光发射数; 表示为散粒噪声和暗电流噪声之和;

基于所述散粒噪声和暗电流噪声,分别计算出各噪声下的分子数密度误差,从而得到所述强吸收线的最高饱和上限浓度和弱吸收线的最低饱和下限浓度之间探测的数密度误差;

在强吸收线的最高饱和上限浓度和弱吸收线的最低饱和下限浓度之间选择探测的数密度误差最小的吸收线完成水汽浓度的探测。

7.根据权利要求6所述的水汽浓度的动态范围遥感方法,其特征在于,各噪声下的分子数密度误差的计算表达式为:对于所述散粒噪声,分子数密度误差表示为:

对于所述暗电流噪声,分子数密度误差表示为: