車載激光云高儀優(yōu)化校準(zhǔn)后的實(shí)測(cè)結(jié)果表明，設(shè)備大氣邊界層高度探測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性顯著提升，有效消除了環(huán)境噪聲帶來(lái)的數(shù)值跳變，與國(guó)標(biāo)觀測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)吻合度大幅提高，平緩過(guò)渡層、弱湍流場(chǎng)景下的識(shí)別準(zhǔn)確率明顯改善。該優(yōu)化方案無(wú)需更換硬件，適配各類便攜式激光測(cè)云設(shè)備，可在機(jī)動(dòng)氣象觀測(cè)、城市環(huán)境監(jiān)測(cè)、野外氣象試驗(yàn)中廣泛應(yīng)用，有效拓展了便攜測(cè)云儀的探測(cè)功能，為近地面大氣精細(xì)化監(jiān)測(cè)與氣象數(shù)據(jù)分析提供可靠的技術(shù)支撐。

　　一、車載激光云高儀產(chǎn)品概述

　　激光云高儀利用大氣中氣溶膠粒子對(duì)激光的米散射效應(yīng)，探測(cè)15km以下低空大氣中的塵埃、云霧等氣溶膠粒子，為米散射激光雷達(dá)。與其它散射機(jī)制相比，米散射具有較大的散射面積，回波信號(hào)較大;大氣氣溶膠粒子大多處在較低的高度上，使之易于探測(cè)。其主要應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、艦船、移動(dòng)測(cè)量車及氣象臺(tái)站等對(duì)云底高、積分云量的測(cè)量。

　　二、工作原理

　　激光云高儀根據(jù)激光測(cè)距原理，發(fā)射器發(fā)射周期性的激光脈沖到大氣中，接收器接收云層和大氣的后向散射信號(hào)，處理器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)反演運(yùn)算，得到各高度大氣的消光系數(shù)，從而判斷云層并計(jì)算云底高度值。

　　三、設(shè)備組成

　　激光云高儀是以光電技術(shù)為核心的探測(cè)大氣的智能感知設(shè)備，由探測(cè)組件、光電轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集和處理、邏輯控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、終端軟件、外殼組件等組成。原理組成見圖2。

　　探測(cè)組件：由框架、發(fā)射分組件和接收分組件組成?？蚣芴峁┲?發(fā)射分組件實(shí)現(xiàn)激光的發(fā)射;接收分組件接收回波信號(hào)并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換將回波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào);

　　數(shù)據(jù)采集和處理：由電路處理板在嵌入軟件控制下采集回波信號(hào)、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、反演得到云高等信息;

　　邏輯控制：由電路處理板結(jié)合嵌入軟件完成時(shí)序邏輯控制，控制激光器、數(shù)據(jù)采集、信息傳輸?shù)劝凑諘r(shí)序要求周期性工作;

　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：由電路處理板結(jié)合嵌入軟件周期性按照預(yù)定方式儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù);

　　外殼組件：為設(shè)備其他組件提供支撐和保護(hù);

　　吹窗組件：由風(fēng)扇和PTC加熱器件組成，完成防止窗口玻璃結(jié)露。上電即工作，持續(xù)吹熱風(fēng);

　　終端軟件：安裝在外部終端計(jì)算機(jī)中，通過(guò)RS485/RJ45接口與電路處理板實(shí)時(shí)通訊，主要完成命令和狀態(tài)檢測(cè)、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢、界面顯示等。

　　激光云高儀原理組成框圖如下：

　　四、技術(shù)指標(biāo)

　　4.1主要功能

　　設(shè)備主要功能如下：

　　a)能夠測(cè)量顯示云底高度、云層厚度、大氣邊界層高度、天空模糊時(shí)輸出垂直能見度;

　　b)多層云測(cè)量功能：可測(cè)5層云，并測(cè)得每層云的云底高度、云厚及積分云量;

　　c)自檢功能：設(shè)備可自動(dòng)檢測(cè)其內(nèi)部主要部件的運(yùn)行狀態(tài)或運(yùn)行參數(shù);

　　d)參數(shù)設(shè)置和掉電保護(hù)功能：能夠通過(guò)外部終端軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，同時(shí)掉電后所設(shè)置的參數(shù)仍然能夠保存;

　　e)數(shù)據(jù)格式：符合《地面觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)字典》中云高儀部分?jǐn)?shù)據(jù)格式;

　　f)設(shè)備具備自清潔、自加熱等自動(dòng)控制功能;

　　g)具有存儲(chǔ)3個(gè)月歷史數(shù)據(jù)功能。

　　4.2性能指標(biāo)

　　a)云高測(cè)量范圍：15～15000m;

　　b)云高最小分辨力：5m;

　　c)可探測(cè)云層數(shù)：≥5層;

　　d)固定目標(biāo)物距離測(cè)量誤差：≤5m。

　　4.3物理特性

　　a)外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：≤320*330*480mm;

　　b)重量：≤20kg。

　　4.4電氣性能

　　a)供電：AC220V(1±15%)、50Hz±2.5Hz;

　　b)功耗：≤100W。

　　4.5數(shù)據(jù)傳輸

　　a)接口類型:RJ45和RS485可選;

　　b)波特率:9600bps、19200bps、38400bps、57600bps、115200bps可設(shè);

　　c)數(shù)據(jù)更新周期:20s～120s連續(xù)可設(shè)。

　　4.6環(huán)境適應(yīng)性

　　a)IP65防護(hù)等級(jí)

　　b)工作溫濕度

　　1)環(huán)境溫度：-45C～50C;

　　2)相對(duì)濕度：5%～100%。

　　c)貯存溫濕度

　　1)環(huán)境溫度：-55～60C;

　　2)相對(duì)濕度：5%～100%。

　　五、安裝注意事項(xiàng)

　　a)設(shè)備安裝應(yīng)選擇開闊場(chǎng)地，周邊無(wú)明顯遮擋物;

　　b)為避免陽(yáng)光直射造成窗口光學(xué)系統(tǒng)污染，應(yīng)按照如下原則安裝設(shè)備：設(shè)備安裝在北半球，窗口指北，設(shè)備安裝在南半球，窗口指南;

　　c)按照設(shè)備尺寸制作合適的地基，建議尺寸不小于800*800mm。