光初始輻射強(qiáng)度定標(biāo)方法、裝置以及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及大氣光學(xué)領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種光初始福射強(qiáng)度定標(biāo)方法、裝置W 及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，整層大氣氣溶膠的光學(xué)特性的研究在多個(gè)學(xué)科，例如氣候變化、激光通信、 激光整層大氣傳輸?shù)难芯恐校鸬皆絹碓街匾淖饔?。在測(cè)量整層大氣光學(xué)參數(shù)，例如整層 大氣透過率和氣溶膠光學(xué)厚度的時(shí)候，一般是使用Lambed-Beer定律（光吸收基本定律）， 該定律指出，通過消光介質(zhì)傳輸?shù)母Ｉ鋸?qiáng)度按照指數(shù)函數(shù)衰減，其自變量是消光系數(shù)對(duì)傳 輸路徑距離的積分，基于此定律進(jìn)行測(cè)量和反演時(shí)，需要明確未經(jīng)消光介質(zhì)衰減的原始福 射強(qiáng)度，才能進(jìn)行精確的大氣透過率W及氣溶膠光學(xué)厚度等參數(shù)的計(jì)算，即進(jìn)行初始福射 強(qiáng)度的定標(biāo)，給出初始福射強(qiáng)度明確的定標(biāo)系數(shù)。
[0003] 通常的定標(biāo)方法主要有=種，Langley定標(biāo)法、標(biāo)準(zhǔn)光源定標(biāo)法和標(biāo)準(zhǔn)儀器傳遞定 標(biāo)法。在該=種定標(biāo)方法中，Langley定標(biāo)法是基于儀器的測(cè)量原理，定標(biāo)精度最高，但該 方法對(duì)觀測(cè)條件要求較為苛刻，通常要求選擇高海拔地區(qū)、大氣環(huán)境清潔度高且穩(wěn)定的天 氣條件，并且要求大氣相對(duì)質(zhì)量的變化范圍在1到7之間，使用測(cè)量儀器測(cè)得多組值，然后 根據(jù)線性擬合算法，得到標(biāo)定值。該種定標(biāo)方法一般持續(xù)的測(cè)量時(shí)間為6~7個(gè)小時(shí)，W確 保數(shù)據(jù)的擬合范圍。但是事實(shí)上，一者上述滿足定標(biāo)方法所要求的測(cè)量條件很難達(dá)到，二者 隨著地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)W及大氣本身在不斷的變化，測(cè)量的時(shí)間越久，大氣的穩(wěn)定度也就 越差，最終所獲得的測(cè)量結(jié)果的誤差也就越大。因此造成此種方法進(jìn)行定標(biāo)的可實(shí)施性較 差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種光初始福射強(qiáng)度定標(biāo)方法、裝置W 及系統(tǒng)，降低測(cè)量要求，可W在短時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量，降低測(cè)量的誤差，提高測(cè)量的可實(shí)施性。
[0005] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光初始福射強(qiáng)度定標(biāo)方法，該方法包括：
[0006] 獲取測(cè)量時(shí)刻日地距離修正因子、相對(duì)大氣質(zhì)量，W及相對(duì)大氣質(zhì)量在至少一個(gè) 測(cè)量區(qū)間通過測(cè)量儀器輸出的給定波長的光的電壓值，每個(gè)測(cè)量區(qū)間的電壓值均有多個(gè)； 所述相對(duì)大氣質(zhì)量在所述測(cè)量區(qū)間的最大值和最小值相差最多為2 ;
[0007] 將與測(cè)量儀器所輸出的電壓值相對(duì)應(yīng)的相對(duì)大氣質(zhì)量做倒數(shù)變換；
[000引根據(jù)Beer-Lambed定律、測(cè)量儀器所輸出的給定波長的光的電壓值、做倒數(shù)變換 后的相對(duì)大氣質(zhì)量、測(cè)量時(shí)刻日地距離修正因子，利用最小二乘回歸算法計(jì)算在每個(gè)測(cè)量 區(qū)間內(nèi)的定標(biāo)電壓值。
[0009] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，所述定 標(biāo)電壓值V。滿足公式（4);
[0010]
[0011] 其中；V(A);通過測(cè)量儀器輸出的給定波長入的光的電壓值；Vc(A);給定波長 入的光的定標(biāo)電壓值；R;測(cè)量時(shí)刻日地距離修正因子；T(A);給定波長A處大氣垂直方 向總光學(xué)厚度；m( 0 );相對(duì)大氣質(zhì)量；0 ;觀測(cè)時(shí)刻太陽天頂角。
[0012] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，所述測(cè) 量時(shí)刻日地距離修正因子R滿足公式（1):
[0013] (I)R=OvV) 2
[0014] 其中；r。;日地平均距離；r;測(cè)量時(shí)實(shí)際的日地距離。
[0015] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第=種可能的實(shí)施方式，當(dāng)所述 測(cè)量區(qū)間至少有兩個(gè)時(shí)，最終的所述定標(biāo)電壓值為至少兩個(gè)測(cè)量區(qū)間內(nèi)每個(gè)測(cè)量區(qū)間所得 到的定標(biāo)電壓值的平均值。
[0016] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，所述相 對(duì)大氣質(zhì)量的測(cè)量區(qū)間為；1~2、2~3、3~4和4~5中的一個(gè)或者多個(gè)；
[0017] 在相對(duì)大氣質(zhì)量的測(cè)量區(qū)間內(nèi)，測(cè)量儀器給出的電壓值至少有3個(gè)。
[001引第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種光初始福射強(qiáng)度定標(biāo)裝置，所述裝置設(shè)置在 光福射測(cè)量儀器上，包括：
[0019] 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取測(cè)量時(shí)刻日地距離修正因子、相對(duì)大氣質(zhì)量，W及相對(duì)大 氣質(zhì)量在至少一個(gè)測(cè)量區(qū)間通過測(cè)量儀器輸出的給定波長的光的電壓值，每個(gè)測(cè)量區(qū)間的 電壓值均有多個(gè)；所述相對(duì)大氣質(zhì)量在所述測(cè)量區(qū)間的最大值和最小值相差最多為2;
[0020] 數(shù)據(jù)變換模塊，用于將與測(cè)量儀器所輸出的電壓值相對(duì)應(yīng)的相對(duì)大氣質(zhì)量做倒數(shù) 變換；
[0021] 定標(biāo)模塊，用于根據(jù)Beer-Lambed定律、測(cè)量儀器所輸出的給定波長的光的電壓 值、做倒數(shù)變換后的相對(duì)大氣質(zhì)量、測(cè)量時(shí)刻日地距離修正因子，利用最小二乘回歸算法計(jì) 算在每個(gè)測(cè)量區(qū)間內(nèi)的定標(biāo)電壓值。
[0022] 結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，所述定 標(biāo)電壓值V。滿足公式（4);
[0023]
[0024] 其中；V(A);通過測(cè)量儀器輸出的給定波長A的光的電壓值；Vc(A);給定波長 入的光的定標(biāo)電壓值；R;測(cè)量時(shí)刻日地距離修正因子；T(A);給定波長A處大氣垂直方 向總光學(xué)厚度；m( 0 );相對(duì)大氣質(zhì)量；0 ;觀測(cè)時(shí)刻太陽天頂角。
[0025] 結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，所述測(cè) 量時(shí)刻日地距離修正因子R滿足公式（1):
[0026] (I)R= bm/r) 2
[0027] 其中；r。;日地平均距離；r;測(cè)量時(shí)實(shí)際的日地距離。
[002引結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第=種可能的實(shí)施方式，當(dāng)所述 測(cè)量區(qū)間至少有兩個(gè)時(shí)，最終的所述定標(biāo)電壓值為至少兩個(gè)測(cè)量區(qū)間內(nèi)每個(gè)測(cè)量區(qū)間所得 到的定標(biāo)電壓值的平均值。
[0029] 第=方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種光初始福射強(qiáng)度定標(biāo)系統(tǒng)，應(yīng)用于至少包括 光福射測(cè)量儀的系統(tǒng)，其特征在于，還包括；如上述實(shí)施方式中所述的光初始福射強(qiáng)度定標(biāo) 裝置。
[0030] 本申請(qǐng)所提供的光初始福射強(qiáng)度定標(biāo)方法，在通過獲取測(cè)量時(shí)刻日地距離修正因 子、相對(duì)大氣質(zhì)量W及相對(duì)大氣質(zhì)量在至少一個(gè)測(cè)量區(qū)間通過測(cè)量儀器輸出的給定波長的 光的電壓值，而所述相對(duì)大氣質(zhì)量在所述測(cè)量區(qū)間的最大值和最小值相差最多為2 ;在每 個(gè)測(cè)量區(qū)間內(nèi)，均會(huì)測(cè)得多個(gè)電壓值，該相當(dāng)于是在更小的相對(duì)大氣質(zhì)量區(qū)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量， 而相對(duì)大氣質(zhì)量的區(qū)間遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中的1~7,測(cè)量時(shí)，半個(gè)小時(shí)左右便可W完成一個(gè) 測(cè)量區(qū)間內(nèi)的測(cè)量，而在半個(gè)小時(shí)左右的時(shí)間內(nèi)，大氣相對(duì)于6~7個(gè)小時(shí)更加的穩(wěn)定，且 測(cè)量的時(shí)間短，更好達(dá)到測(cè)量的環(huán)境要求。另外將與測(cè)量儀器所輸出的電壓值相對(duì)應(yīng)的相 對(duì)大氣質(zhì)量做倒數(shù)變換，相當(dāng)于是在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行加密測(cè)量（增加測(cè)量的密度），在確 保了擬合數(shù)據(jù)量的前提下，最終能夠給出定標(biāo)結(jié)果，更具有實(shí)用性。
[0031] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合 所附附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，W下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì) 范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)該 些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0033] 圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種光初始福射強(qiáng)度定標(biāo)方法流程圖；
[0034] 圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的光初始福射強(qiáng)度定標(biāo)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖示說明；
[0036] 111-數(shù)據(jù)獲取模塊；112-數(shù)據(jù)變換模塊；113-定標(biāo)模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在 此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可WW各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因 此，W下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的 范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[003引 目前在對(duì)整層大氣光學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，所使用的Langley定標(biāo)法對(duì)觀測(cè)條 件要求較為苛刻，持續(xù)的測(cè)量時(shí)間長。但是事實(shí)上，Langley定標(biāo)方法所要求的測(cè)量條件很 難達(dá)到，且隨著地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)W及大氣本身在不斷的變化，測(cè)量的時(shí)間越久，大氣的穩(wěn) 定度也就越差，最終所獲得的測(cè)量結(jié)果的誤差也就越大。因此造成此種方法進(jìn)行定標(biāo)的可 實(shí)施性較差?；诖?，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘?