【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大气污染监测设备校准方法，具体涉及一种激光雷达气溶胶参数的校准方法。
技术介绍
1、激光雷达大气遥感技术可以用于温度、压力、湿度、风、微量气体、云和气溶胶等多种目标的观测。在大气气溶胶的观测中，利用激光雷达可以测量得到消光系数等光学参数，而大气气溶胶的浓度等参数需要通过其它方法测量，再为激光雷达的测量提供参考或基准，从而对其测量结果进行校准，这就需要在激光雷达测试的同时对空中大气气溶胶的组成和浓度进行取样分析或观测。大气气溶胶的基准测量仪器一般用颗粒物浓度监测仪，技术原理包括重量法、β射线吸收法和振荡天平法等，这些仪器适合于大气中颗粒物污染状态变化较慢的情况。对于爆炸事故或火灾等特殊场景，大气气溶胶或烟云的变化过程很快，相应地，也要求激光雷达的校准要有快速的时间和空间分辨率，现有的方法难以适应这一要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有技术在特殊场景中进行大气气溶胶的观测时，难以适应激光雷达校准所需的时间和空间分辨率要求的不足之处，而提供一种激光雷达气溶胶参数的校准方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的技术解决方案如下：
3、一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
4、步骤1，布设激光雷达、飞行采样装置和图像采集单元；
5、步骤2，发射飞行采样装置，使飞行采样装置穿过大气气溶胶污染云团，获得空气动力学直径小于等于20微米的颗粒物的实测颗粒物质量浓度，并获取飞行采样装置的飞行轨迹
6、所述激光雷达用于观测大气气溶胶污染云团的颗粒物相对质量浓度空间分布；所述图像采集单元用于观测大气气溶胶污染云团轮廓；
7、步骤3，改变飞行采样装置的飞行轨迹，重复步骤2获得多个不同采集点位的实测颗粒物质量浓度；
8、步骤4，根据飞行采样装置的飞行轨迹和大气气溶胶污染云团轮廓筛选不同采集点位的实测颗粒物质量浓度，得到在大气气溶胶污染云团内的有效点位对应的实测颗粒物质量浓度；根据大气气溶胶污染云团的颗粒物相对质量浓度空间分布反演得到有效点位对应的消光系数；
9、步骤5，利用有效点位对应的实测颗粒物质量浓度及消光系数校准大气气溶胶污染云团的光学遥感测试模型的系数，完成激光雷达气溶胶参数的校准；所述光学遥感测试模型为：
10、pmx＝b+k*α
11、其中，pmx代表空气动力学直径小于等于20微米的颗粒物质量浓度，b和k为拟合系数，α为有效点位对应的消光系数。
12、进一步地，步骤2中，所述飞行采样装置在大气气溶胶污染云团的飞行方向与激光雷达的出射光方向平行。
13、进一步地，步骤4中，所述反演基于klett方法并结合分段斜率法实现。
14、进一步地，步骤1中，所述图像采集单元包括至少三套光学图像采集装置，各光学图像采集装置沿大气气溶胶污染云团的原点360°等角度均布，且至少一套光学图像采集装置的拍摄方向与飞行采样装置的轨迹所在平面相垂直；
15、步骤2中，所述飞行采样装置的飞行轨迹通过光学图像采集装置获取。
16、进一步地，步骤2中，所述飞行采样装置通过弹射装置发射；
17、所述激光雷达、弹射装置以及图像采集单元的时间预先同步，以飞行采样装置的发射时间为触发，发送信号给激光雷达和图像采集单元，确保激光雷达和图像采集单元的时间同步。
18、进一步地，步骤2中，所述飞行采样装置中设置气溶胶收集装置，用于采集气溶胶样品，所述实测颗粒物质量浓度通过回收气溶胶样品后由实验室测量获得；
19、或者，
20、所述飞行采样装置中设置气溶胶传感器，所述实测颗粒物质量浓度通过气溶胶传感器在线探测获得。
21、进一步地，步骤2中，所述飞行采样装置中设置有陀螺仪，所述飞行采样装置的飞行轨迹通过所述陀螺仪获取。
22、进一步地，步骤2中，所述飞行采样装置在大气气溶胶污染云团的飞行方向与激光雷达的出射光之间的平行间距小于4米，立体角小于0.5°。
23、本专利技术的有益效果：
24、1、本专利技术通过飞行采样装置获取实测颗粒物质量浓度，再利用激光雷达测得的消光系数与实测颗粒物质量浓度建立大气气溶胶污染云团的光学遥感测试模型，从而实现对激光雷达的测量数据进行校准，利用实测数据进行校准提高激光雷达测量准确性。
25、2、本专利技术飞行采样装置在大气气溶胶污染云团的飞行方向与激光雷达的出射光方向平行，提高激光雷达观测大气气溶胶污染云团并反演的消光系数和飞行采样装置的实测颗粒物质量浓度之间的相关拟合精度。
26、3、本专利技术使用至少三套光学图像采集装置一方面确定云团轮廓，另一方面确定了飞行采样装置穿过云团的位置，可以为激光雷达提供时间和空间位置准确的气溶胶浓度和粒度信息。
27、4、本专利技术飞行采样装置采用弹射装置发射，响应迅速，飞行速度合适可控，有良好的时间分辨率，适合作为大气中快速变化的气溶胶事件的取样和监测，进一步地，以飞行采样装置的发射时间为触发，发送信号给激光雷达和图像采集单元，确保激光雷达和图像采集单元的时间同步，为激光雷达提供可靠的基准参数。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于：
8.根据权利要求2所述一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述一种激光雷达气溶胶参数的校准方法，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙波，王宝生，马腾跃，苏春磊，胡攀，郭树伟，唐寒冰，李达，李志明，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。