【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及大氣消光系數測量，尤其涉及一種便攜式斜向消光系數測量裝置及計算方法。
技術介紹
1、大氣對光線傳播途中的能量削弱比較大，在光電測試試驗中，大氣的消光作用不能忽略，而消光系數是由大氣質量決定的，大氣中的氣體分子、氣溶膠、水汽、霧霾、煙霧、塵埃等物質都會對光線產生吸收和散射作用，從而導致光線在大氣中傳播時減弱。這些因素是實時變化的，不同季節、不同時段、不同地域、不同海拔，差別很大。所以，在光電試驗展開時，所測量的消光系數才能準確反映大氣的消光影響，目前，現有大多數光電測試中的能量損耗計算都是采用地面水平方向的測量值，誤差較大。
2、鑒于上述原因，現研發出一種便攜式斜向消光系數測量裝置及計算方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種便攜式斜向消光系數測量裝置及計算方法，將需測量的大氣厚度分成若干分層，通過測量每個分層的能見度最終換算成需測量的大氣厚度的整體消光系數，極大的提高了準確性，不受環境條件限制，具有較強的便攜性、操控性、時效性。
2、本專利技術為了實現上述目的，采用如下技術方案：一種便攜式斜向消光系數測量裝置，包括地面設備和飛行設備，所述的飛行設備采用無人機，所述的無人機設有掛載艙，掛載艙內設有電池、數傳電臺a、數據記錄儀，無人機上設置能見度儀，所述的數傳電臺a的天線設置于無人機尾部下方；所述的地面設備包括飛控系統、數傳電臺b、計算機，所述的飛控系統與無人機之間無線連接，數傳電臺a與數傳電臺b之間無線連接，
3、進一步，所述的無人機采用混合翼無人機。
4、進一步，所述的能見度儀采用透射式能見度儀，所述的能見度儀設置于無人機的腹部或頂部。
5、進一步，所述的計算機采用筆記本電腦、或平板電腦，其中的一種或一種以上的組合。
6、一種斜向消光系數測量的計算方法，在大氣的垂直方向測量每個層段的消光系數，然后通過等效替代方法計算出光路上總的消光影響；具體步驟為：
7、s1.數學建模：設地面上的光源從a點沿角度θ發射光束到達空中b點，b點在地面上的投影為b`，ab的長度為l，bb`的高度為h；將bb`平均分成n層，每個分層高度為h，光束沿θ方向穿透每個分層大氣的斜向距離為l；ii為光束通過每個分層大氣后的光強，βi為每個分層大氣的消光系數，若每個分層大氣是均質的，則根據朗伯-比爾定律得
8、in＝in-1exp(-l·βn)
9、＝ii-1exp[-l·(βi+βi+1+…+βn)]
10、＝i0exp[-l·(β1+β2+…+βn)]??????(1)
11、即
12、
13、τn為光束經過n層大氣后的透射率，對式(2)進行變換得
14、
15、由式(3)能夠看到，如果每個分層的大氣是均質的，光束方向的斜向消光系數和垂直方向的消光系數相同，等于各分層大氣消光系數βi的平均值，記為β，即得
16、
17、消光系數與能見度密切相關，將大氣能見度與消光系數的數學關系引入，根據kruse的經驗公式，將式(4)變換為
18、
19、
20、單位km-1；其中，ri為每個分層大氣的能見度，單位km；λ為光的波長，單位μm；ai為修正因子，隨ri的不同而不同；n為大氣分層的總層數；
21、需要監測實時的消光系數變化時，將式(5)變換為式(6)進行計算
22、
23、
24、i為當前無人機所在的大氣分層序數；
25、s2.先計算機內置的程序上設定需要測量的每個分層大氣的高度，遙控無人機由地面攀升至指定高度，攀升過程中，對設定層高的大氣能見度進行測量，至每個分層大氣的累加高度處，懸停后測出對應的層高能見度，所有層高能見度測量完畢后，通過計算即可得出結果。
26、本專利技術的有益效果是：本專利技術的公式5是計算所有層的，即測量完擬定高度的所有層后，進行總的計算；公式6是計算當前累積的所有層的，即當前層以下各層的累積，這是為了實時計算當前情況；比如，總的擬定測量總數為100層，當前正在測量第60層，該式表示計算從第1層到第60層的總體情況；實時計算時通過數傳電臺將能見度的數據實時傳輸至地面計算機中，即傳即算；本專利技術將需測量的大氣厚度分成若干分層，通過測量每個分層的能見度最終換算成需測量的大氣厚度的整體消光系數，極大的提高了準確性，不受環境條件限制，具有較強的便攜性、操控性、時效性；本專利技術未詳細介紹處為現有常用技術。
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1.一種便攜式斜向消光系數測量裝置，包括地面設備和飛行設備，其特征在于：所述的飛行設備采用無人機，所述的無人機設有掛載艙，掛載艙內設有電池、數傳電臺a、數據記錄儀，無人機上設置能見度儀，所述的數傳電臺a的天線設置于無人機尾部下方；所述的地面設備包括飛控系統、數傳電臺b、計算機，所述的飛控系統與無人機之間無線連接，數傳電臺a與數傳電臺b之間無線連接，計算機與數傳電臺b之間有線或無線連接。
2.根據權利要求1所述的一種便攜式斜向消光系數測量裝置，其特征在于：所述的無人機采用混合翼無人機。
3.根據權利要求1所述的一種便攜式斜向消光系數測量裝置，其特征在于：所述的能見度儀采用透射式能見度儀，所述的能見度儀設置于無人機的腹部或頂部。
4.根據權利要求1所述的一種便攜式斜向消光系數測量裝置，其特征在于：所述的計算機采用筆記本電腦、或平板電腦，其中的一種或一種以上的組合。
5.一種斜向消光系數測量的計算方法，其特征在于：在大氣的垂直方向測量每個層段的消光系數，然后通過等效替代方法計算出光路上總的消光影響；具體步驟為：
【技術特征摘要】
1.一種便攜式斜向消光系數測量裝置，包括地面設備和飛行設備，其特征在于：所述的飛行設備采用無人機，所述的無人機設有掛載艙，掛載艙內設有電池、數傳電臺a、數據記錄儀，無人機上設置能見度儀，所述的數傳電臺a的天線設置于無人機尾部下方；所述的地面設備包括飛控系統、數傳電臺b、計算機，所述的飛控系統與無人機之間無線連接，數傳電臺a與數傳電臺b之間無線連接，計算機與數傳電臺b之間有線或無線連接。
2.根據權利要求1所述的一種便攜式斜向消光系數測量裝置，其特征在于：所述的無人機采...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳慶良，宋東升，王湛巖，趙志剛，
申請(專利權)人：中國人民解放軍六三八九五部隊，
類型：發明
國別省市：
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