基于最优估计法的瑞利激光雷达反演大气温度研究

• Published in: Kōngjiān kēxué xuébào Vol. 43; no. 4; pp. 627 - 639
• Main Authors: 王煜, 张献中, 吴同, 张益健, 孙悦, 李世杰, 李欣岐, 钟凯, 闫召爱, 徐德刚, 姚建铨
• Format: Journal Article
• Language: Chinese; English
• Published: 中国科学院大学 北京 100049 01.08.2023; 天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津 300072; 天津大学光电信息技术教育部重点实验室 天津 300072%中国科学院国家空间科学中心 北京 100190; Science Press
• Subjects: 中层大气; 平均核矩阵; 最优估计法; 瑞利激光雷达; 瑞利激光雷达; Rayleigh lidar; Middle atmosphere; Optimal estimation method; 平均核矩阵; Average kernel matrix; 中层大气; 最优估计法
• ISSN: 0254-6124
• DOI: 10.11728/cjss2023.04.2022-0035

P356; 基于瑞利激光雷达的回波光子信号对中层大气进行探测,结合最优估计法,对大气温度进行反演.本文基于瑞利散射激光雷达方程建立正向模型,选择大气模型的温度廓线作为先验状态信息,构建用于最优化处理的成本函数,利用Levenberg-Marquardt最优化算法对成本函数执行最优化处理,得到大气温度的反演结果,对反演结果的不确定度分析的同时利用平均核矩阵对反演结果中真实信息的贡献进行评估.利用瑞利激光雷达方程产生的模拟回波信号进行了大气温度的反演处理与分析,对中国科学院国家空间中心提供的瑞利激光雷达实测数据进行大气温度的最优估计反演.结果表明,90 km以下的反演不确定度在 10 K以内,且相较于CH方法,最优估计法具有反演有效范围高的优势;在回波光子信噪比较高的区域,反演不确定度较小,且真实信息对反演结果的贡献占主导地位.