粒子譜反演算法優(yōu)化及反演誤差分析.pdf

1、大氣中存在若各種來(lái)源、大小不同的氣溶膠粒子，這些粒子對(duì)于生態(tài)環(huán)境及生活健康具有重要影響。利用多波長(zhǎng)激光雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)大氣氣溶膠粒子譜及微物理參量信息的高精度、大范圍探測(cè)，但是與此同時(shí)對(duì)粒子譜數(shù)據(jù)反演算法提出了較高的要求。
　　為了獲得氣溶膠粒徑分布，本文提出了粒子譜反演算法，該算法采用正則化理論，結(jié)合355nm、532nm，1064nm消光系數(shù)和后向散射系數(shù)實(shí)現(xiàn)粒子譜反演，并針對(duì)反演結(jié)果不穩(wěn)定問(wèn)題，提出了優(yōu)化方案。該方案是將多組反演

2、結(jié)果進(jìn)行平均化處理，選取滿足微物理參量相對(duì)誤差最小的百分比間隔。利用優(yōu)化后的反演算法對(duì)三種典型氣溶膠粒子譜分布進(jìn)行仿真計(jì)算，仿真結(jié)果表明：有效半徑、體積濃度相對(duì)誤差控制在10％以內(nèi)，復(fù)折射率實(shí)部絕對(duì)誤差在士0.04以內(nèi)，虛部誤差在±0.005之間，反演效果較好。
　　在上述優(yōu)化算法基礎(chǔ)上，研究分析了各個(gè)波長(zhǎng)的光學(xué)參數(shù)誤差對(duì)反演結(jié)果的影響。首先分析了單通道引入誤差的情況，當(dāng)給每個(gè)通道光學(xué)參數(shù)分別引入同比例-20%～20%的誤差時(shí)，微

3、物理參量反演誤差隨之增大，355nm、532nm消光系數(shù)誤差對(duì)反演結(jié)果影響顯著，其后向散射系數(shù)次之，1064mn后向散射系數(shù)最低。所以反演微物理參量時(shí)需要精確測(cè)量355nm、532nm的消光系數(shù)。其次在單通道的基礎(chǔ)上，分析了多通道誤差對(duì)于反演結(jié)果的影響，結(jié)果表明：同時(shí)對(duì)不同光學(xué)通道引入10%的誤差時(shí)，有效半徑相對(duì)誤差在35%以內(nèi)，體積濃度在30%以內(nèi)變化。這些結(jié)論在某種程度上可以指導(dǎo)激光雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，評(píng)估微物理參量相對(duì)誤差的大致范圍。<