激光雷达近场信号的重叠因子校正和盲区问题一直制约着激光雷达的实用化进程，在假设水平大气均匀的情况下，提出了Mie散射激光雷达的近场信号垂直扫描校正方法和多角度反演算法，实现了大气状态自适应控制遥感。从散射型激光雷达方程出发，构建了激光雷达近场的重叠因子和盲区的模型，结合研制的二维扫描激光雷达参数，仿真分析了重叠因子和盲区的特征。利用Fernald气溶胶反演算法，提出了基于信噪比的多仰角扫描控制与校正方案，以实现不同大气状态的自适应扫描控制。融合多角度扫描遥感数据，并以水平探测的Collis法反演的结果作为地面消光系数，获得了大气气溶胶消光系数无盲区廓线，验证了方案的有效性。数据分析结果表明，在静稳天气时水平能见度优于18 km的情况下，以信噪比20为阈值，通过7个仰角约15 min观测，可实现激光雷达重叠因子的自适应校正，获得的重叠因子校正曲线与水平校正法的平均相对偏差约20%，两组扫描校正的重叠因子的平均相对误差为4.2%，可实现大气气溶胶的无盲区反演。

针对飞机起降安全的斜程能见度探测问题,研制了一台4通道的米-拉曼散射扫描型激光雷达,可实现双波长无假定的大气消光系数廓线反演,进而可精细探测大气斜程能见度。基于大气能见度理论,假设观测路径附近无光源且忽略气溶胶粒子谱分布影响,分析了采用大气平均消光系数反演斜程能见度的有效性。该激光雷达采用Nd∶YAG激光器的基频(1064 nm)和三倍频(355 nm)激光脉冲作为光源,采用以二向色镜和窄带干涉滤光片为核心的拉曼光谱分光系统,利用有限状态机理论和多线程并发技术实现多模块协同控制软件。结合侧向散射型能见度仪,开展初步观测实验与分析。结果表明,当天气为多云转阴,地面水平能见度为9 km,俯仰角为26°时,所研制系统累积观测4 min的有效探测距离优于11 km,近地面分析结果取得了很好的一致性。

大气消光系数湿度订正是气溶胶吸湿性研究的重要内容，也是利用卫星气溶胶光学厚度（AOD）产品反演近地面颗粒物质量浓度的关键技术环节。基于成都市2016年1月至12月的逐时PM_2.5质量浓度、大气能见度、相对湿度（RH）观测数据，首先，深入探讨了大气消光系数与颗粒物质量浓度之间的统计关系及其对RH变化的响应特征，发现在RH小于90%时，单位质量大气消光系数均服从对数正态分布，并进一步指出该分布函数的形状参数和尺度参数均随RH的增加呈现出波动型增长。其次，以干燥环境条件下（RH小于等于40%）单位质量大气消光系数对数正态分布参数为基准，通过数学变换消除湿度变化对单位质量大气消光系数概率分布参数的影响，据此提出了大气消光系数湿度订正的原理和计算流程。最后，对该原理的适用性进行研究，结果表明，订正后大气消光系数反演得到的PM_2.5质量浓度与实际PM_2.5质量浓度相关系数为0.90，显著优于气溶胶散射吸湿增长因子法的湿度订正结果。

针对现有能见度检测方法复杂度高和检测精度低的问题,提出了一种基于监控图像的道路能见度检测方法。首先,通过暗亮原色先验理论求取暗亮原色的透射率;然后,利用自适应去雾权值和自适应滤波窗口优化大气光值和大气透射率,将车道线首尾端点的透射率与优化后的暗亮原色透射率一一对应;最后,结合车道线首尾端的距离计算大气消光系数和能见度。实验结果表明,本方法可在100~600 m内实现高精度检测,相对误差小于10%。相比其他方法,本方法的检测效率更快、精度更高且更容易实现。

扫描激光雷达可以获取大气剖面，对于了解边界层与云的结构、污染物分布与输送有重要的作用。斜程扫描下，天顶角较大时传统Fernald和Klett消光系数反演方法不再适用，可采用经典两角度方法对激光雷达常数进行校正，进而获取大气消光系数。但经典两角度法求解雷达常数时存在多解问题，如何设定约束条件求取最优解是较难解决的问题。从经典两角度方法出发，在两条斜程上筛选出的大气缓变区域，假定水平均匀，通过线性回归的方法估算雷达常数，并采用一系列约束条件以求取雷达常数最优解，最终得到斜程扫描下消光系数分布，较好地解决了两角度测量中多解问题求解的困难。通过实验验证，即使在天顶角较大或者信号质量不是很好的情况下，消光系数反演依然能够获得较好的效果。结果表明，该方法能够很好地反映出大气的空间结构。

测量都市上空气溶胶浓度分布的最方便方法是水平米散射激光雷达。因激光雷达是主动遥感监测系统, 其测量距离可达到几公里, 而且具有高时空分辨率的特点。同时, 其设计也可以达到激光安全标准。本研究所用的激光雷达系统是安装在海拔118米高的山上。在观测时可以测量稠密市区上空的气溶胶分布与及监察从发电厂排放出的微粒。本文介绍这激光雷达系统的设计及激光雷达反演的方法。会对激光雷达量度的消光系数与大气监测的可悬浮粒子浓度之间的相关性进行考证。

针对成像激光雷达的应用背景,利用Klett迭代方法求解水平路程激光大气传播的消光系数,并采用Monte-Carlo方法对典型应用背景下的接收信号进行了模拟,结果表明:采用该方法求解的消光系数的理论误差小于6%;在考虑大气湍流起伏的情况下,消光系数的起伏变化明显,但是与理论模型的变化趋势吻合.

报道了一种使用最小二乘法拟合大气激光雷达回波信号,计算消光系数边界值的算法.对于无云层天气条件,利用最小二乘法对回波信号全程拟合获得大气消光系数边界值,在有云层天气下,先将激光雷达信号在大气中的传输光路分解为云层区和非云层区,忽略回波信号中的云层信息,并假设在非云层区大气近似均匀,利用最小二乘法拟合获得大气消光系数边界值.最后利用消光系数边界值求解激光雷达方程,反演获得大气消光系数.?导始扑阒っ?用此算法可获得与实际更为接近的大气消光系数反演结果.

报道了一种使用最小二乘法拟合大气激光雷达回波信号,计算消光系数边界值的算法.无云层天气条件下,利用最小二乘法对回波信号全程拟合获得大气消光系数边界值;有云层天气下,先将激光雷达信号在大气中的传输光路分段为云层区和非云层区,忽略回波信号中的云层信息,假设非云层区大气近似均匀,利用最小二乘法拟合获得大气消光系数边界值.