【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光大气遥感数据反演，尤其涉及一种激光测雾雷达能见度估测方法及计算机可读介质。
技术介绍
1、激光测雾雷达通过脉冲激光与气溶胶和雾滴的散射作用，利用接收到的后向散射光强来定量反演能见度的空间分布。这种主动遥感探测设备拥有高时空分辨率和远距离探测能力。与人工目测法、图像法、透射式能见度仪和前向散射能见度仪等探测手段相比，激光雷达无需基线且考虑了大气吸收效应，从而克服了透射和前向散射能见度仪的局限性，能够较为准确地测量能见度及其他光学参数。因此，激光雷达是港口码头等船舶交通枢纽海雾监测的有效解决方案。
2、目前常用的水平能见度反演方法主要有三种：collis方法、klett方法和fernald方法。collis方法较为简单，但仅适用于大气条件均匀的情况，因此其应用受到一定限制。fernald反演方法则是通过分解大气成空气分子和气溶胶粒子两部分来进行，在获取气溶胶散射系数廓线后，可利用激光雷达比将其转换为气溶胶消光系数，进而推算出能见度廓线。依据参考高度与反演高度范围的比较，反演方法分为前向反演算法和后向反演算法。
3、根据解算的稳定性和参考资料的精确性，通常采用后向反演方法，并将参考高度设置在气溶胶浓度很低的区域，例如低对流层。然而，对于水平发射的海雾能见度雷达，这样的区域是不存在的。特别是在海雾浓厚时，信号会迅速减弱，使得后向反演方法无法应用。相对地，前向反演方法可以利用近场前向能见度散射仪测得的气溶胶消光系数作为参考，进而应用于前向反演。但前向反演方法在数值解算上可能不稳定，尤其是当参考值有
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种激光测雾雷达能见度估测方法及计算机可读介质。
2、本专利技术方法的技术方案为一种激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于：
3、结合衰减后向散射系数计算模型、雷达激光方程模型计算衰减后向散射系；
4、计算当前时刻雾滴后向散射系数的第一阶估计值；
5、计算当前时刻雾滴后向散射系数下一阶估计值；
6、迭代更新第i个时刻雾滴后向散射系数，得到每个时刻高阶雾滴后向散射系数；
7、本专利技术具体步骤如下：
8、步骤1：根据前向散射能见度仪对激光雷达系统进行实时标定得到系统效率常数，构建衰减后向散射系数计算模型；
9、步骤2：结合衰减后向散射系数计算模型、雷达激光方程模型计算衰减后向散射系；
10、步骤3：将第一个时刻雾滴的消光系数至当前时刻雾滴的消光系数设置为0，计算第i个时刻雾滴后向散射系数的第一阶估计值；
11、步骤4：计算当前时刻雾滴后向散射系数下一阶估计值；
12、步骤5：重复执行步骤4多次直至得到每个时刻高阶雾滴后向散射系数；
13、作为优选，步骤1所述衰减后向散射系数计算模型，具体如下：
14、
15、i∈[1，n]
16、其中，pi表示第i个时刻激光脉冲时激光脉冲的平均功率，li表示第i个时刻激光脉冲从发射器发出到散射体积的距离，c表示系统效率常数，表示第i个时刻雾滴衰减后向散射系数，n表示时刻的数量，第i个时刻表示当前时刻；
17、作为优选，步骤2所述雷达激光方程模型，定义如下：
18、
19、
20、其中，和分别表示第i个时刻雾滴后向散射系数、第i个时刻大气分子后向散射系数，和分别表示第j个时刻雾滴消光系数、第j个时刻大气分子消光系数，第i个时刻表示当前时刻；
21、作为优选，步骤3所述计算第i个时刻雾滴后向散射系数的第一阶估计值，具体如下：
22、
23、其中，表示第i个时刻雾滴后向散射系数的第一阶估计值，第i个时刻表示当前时刻；
24、作为优选，步骤4所述计算第i个时刻雾滴后向散射系数下一阶估计值，具体如下：
25、
26、
27、k∈[1，n]
28、其中，表示第i个时刻雾滴激光雷达比，表示第i个时刻雾滴后向散射系数第k阶估计值，表示第i个时刻海雾消光系数的第k阶估计值，表示第i个时刻雾滴后向散射系数第k+1阶估计值，第k阶估计值表示上一阶估计值，第k+1阶估计值表示本阶估计值，第i个时刻表示当前时刻；
29、本专利技术还提供了一种激光测雾雷达能见度估测系统，包括：
30、衰减后向散射系数计算模型构建模块，用于根据前向散射能见度仪对激光雷达系统进行实时标定得到系统效率常数，构建衰减后向散射系数计算模型；
31、衰减后向散射系计算模块，用于结合衰减后向散射系数计算模型、雷达激光方程模型计算衰减后向散射系；
32、第一阶估计值计算模块，用于将第一个时刻雾滴的消光系数至当前时刻雾滴的消光系数设置为0，计算第i个时刻雾滴后向散射系数的第一阶估计值；
33、下一阶估计值计算模块，计算当前时刻雾滴后向散射系数下一阶估计值；
34、散射系数迭代计算模块，重复执行下一阶估计值计算模块多次，直至得到每个时刻高阶雾滴后向散射系数。
35、本专利技术还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在电子设备上运行时，执行所述激光测雾雷达能见度估测方法的步骤。
36、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
37、传统的后向反演算法由于海雾衰减无法确定边界条件。采用迭代解法的前向反演算法，结合近场原位测量数据作为反演的边界条件，能够解决边界值的不确定性和算法的不稳定性，从而精确地反演出海雾中的能见度。
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1.一种激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于：
7.一种激光测雾雷达能见度估测系统，其特征在于，包括：
8.一种计算机可读介质，其特征在于，其存储电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的激光测雾雷达能见度估测方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的激光测雾雷达能...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷振平，刘杨，王龙龙，王宣，赵晓娜，邹玮杰，毛松，陈潜源，路通，董翔宇，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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