远程米氏激光雷达大气消光遥感性能提升与校准方法

"这篇科研文章探讨了如何提升远距离扫描米氏激光雷达（Long-range scanning Mie lidar）在探测大气消光中的性能。通过采用一种新的数据融合（Data gluing）方法，将模拟（Analog, A）数据和光子计数（Photon-counting, P）数据轨迹结合，调整A轨迹以符合泊松统计规律，从而增强了检测范围和信噪比。与传统的基于A和P之间距离最小化的融合方法相比，新方法提高了合并数据的均匀性，并降低了大气条件对传输系数的影响。此外，文章还强调了激光束方向偏移（Offset of laser beam direction）的校准的重要性，因为仰角偏移可能导致在假设大气水平均匀性情况下得到的大气消光曲线出现显著误差。作者们来自中国西安理工大学和斯洛文尼亚的新诺维加大学，他们的工作对远程激光雷达技术的优化提供了关键见解，特别是在大气遥感和消光系数恢复方面。" 文章详细介绍了远距离扫描米氏激光雷达的性能改进策略。米氏激光雷达（Mie lidar）是一种广泛应用于大气科学研究的遥感技术，它利用激光的回波信号来探测大气的物理特性，如粒子大小、浓度和大气消光等。然而，由于大气条件的变化和测量技术的局限，其检测范围和信噪比往往受到限制。 为了解决这些问题，研究者提出了一个创新的数据融合策略。他们同时收集A和P两种类型的数据，A数据通常代表连续强度信号，而P数据则记录单个光子事件。传统方法是通过最小化A和P之间的差异来融合数据，但新方法是修改A数据使其遵循泊松分布，这更符合光子计数的统计特性。这种修改使得合并后的数据轨迹更加一致，减少了因大气条件变化带来的噪声，从而提高了传输系数的准确性。 此外，论文还关注了激光束方向偏移对测量结果的影响。激光雷达在操作时，激光束可能会发生偏离，特别是在大仰角观测时，这会导致假定大气水平均匀性的情况下，计算出的大气消光曲线产生显著偏差。因此，研究者强调了对激光束偏移进行精确校准的必要性，以确保测量结果的可靠性。 总体而言，这项工作为远距离扫描米氏激光雷达的性能优化提供了一种新的方法，有助于提高大气遥感的准确性和可靠性，对于大气环境监测、气候变化研究以及气象预报等领域具有重要意义。通过改进数据处理技术和硬件校准，可以进一步增强激光雷达在复杂大气条件下的应用能力。