CN113189616B - 一种大气的边界层高度确定方法以及相关设备 - Google Patents

一种大气的边界层高度确定方法以及相关设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种大气的边界层高度确定方法以及相关设备，该方法包括：获取距离平方校正信号RCS；确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离激光雷达最近的背景探测区域，其中，多个探测区域为将激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的；在根据背景探测区域中的RCS检测到背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定至少一个悬浮层中距离激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度；根据目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。这样，可以避免悬浮层对确定大气的边界层高度时的影响，提高所确定的大气的边界层高度的准确性。

Description

一种大气的边界层高度确定方法以及相关设备
技术领域
本申请涉及大气技术领域，尤其涉及一种大气的边界层高度确定方法以及相关设备。
背景技术
现有技术中，提取大气的边界层高度的方法有梯度法以及理想廓线法等等。梯度法是将距离平方校正信号随高度衰减的速率大小作为判断大气的边界层高度的依据，即将距离平方校正信号的梯度取得最小值的高度位置定义为大气的边界层高度。梯度法容易受到回波信号自身噪声和气溶胶层结构的影响，稳定性较差，导致提取的大气的边界层高度会出现偏差。
理想廓线法是通过对大气后向散射系数进行拟合得到大气的边界层高度，其对气溶胶层和云层很敏感。当大气中存在多层结构，例如残留层和云层时，理想廓线法提取大气的边界层高度时会出现误判的情况。因此，现有的提取大气的边界层高度的方法的准确性较低。
发明内容
本发明提供了一种大气的边界层高度确定方法以及相关设备，以解决现有技术中存在的提取大气的边界层高度的方法的准确性较低的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种大气的边界层高度确定方法，包括：
获取距离平方校正信号RCS，其中，所述RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，所述原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的；
确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离所述激光雷达最近的背景探测区域，其中，所述多个探测区域为将所述激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的；
在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度；
根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。
可选的，所述方法还包括：
计算所述RCS的梯度f(ri)；
根据所述RCS的梯度f(ri)，计算所述背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf；
根据所述RCS的梯度f(ri)和所述背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf，计算所述背景探测区域中的RCS的梯度的标准差σf；
在所述背景探测区域中存在RCS的梯度f(ri)大于μf+3σf的目标散射点的情况下，确定所述背景探测区域中存在悬浮层，并确定所述目标散射点对应的高度为所述悬浮层的底部高度。
可选的，在所述根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度的步骤之前，所述方法还包括：
计算所述目标悬浮层所包含的散射点对应的RCS与所述背景探测区域对应的RCS平均值的比值Ratio；
根据所述比值Ratio，确定所述目标悬浮层的类型。
可选的，所述根据所述比值Ratio，确定所述目标悬浮层的类型，包括：
在所述比值Ratio大于第四阈值的情况下，确定所述目标悬浮层的类型为云层类型。
可选的，所述根据所述比值Ratio，确定所述目标悬浮层的类型，包括：
在所述比值Ratio小于或者等于第四阈值的情况下，确定所述目标悬浮层的类型为悬浮气溶胶层类型。
可选的，在所述确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度的步骤之前，所述方法还包括：
计算所述至少一个悬浮层中相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度的差值；
在所述差值小于第五阈值的情况下，将所述相邻的两个悬浮层进行整合，获得合并悬浮层，其中，所述相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度分别为第一高度和第二高度，所述第一高度小于所述第二高度，所述合并悬浮层的底部高度为所述第一高度；
所述确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度，包括：
确定所述合并悬浮层以及未合并的悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度。
可选的，所述方法还包括：
在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中不存在悬浮层的情况下，根据预设高度确定大气的边界层高度。
第二方面，本发明还提供了一种大气的边界层高度确定装置，包括：
获取模块，用于获取距离平方校正信号RCS，其中，所述RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，所述原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的；
第一确定模块，用于确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离所述激光雷达最近的背景探测区域，其中，所述多个探测区域为将所述激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的；
第二确定模块，用于在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度；
第三确定模块，用于根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现第一方面所述的大气的边界层高度确定方法的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的大气的边界层高度确定方法的步骤。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种大气的边界层高度确定方法以及相关设备，获取距离平方校正信号RCS，其中，所述RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，所述原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的；确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离所述激光雷达最近的背景探测区域，其中，所述多个探测区域为将所述激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的；在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度；根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。这样，在根据背景探测区域中的RCS检测到背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，可以确定至少一个悬浮层中距离激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度，进而根据目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。可以避免悬浮层对确定大气的边界层高度时的影响，提高所确定的大气的边界层高度的准确性。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种大气的边界层高度确定方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种大气的边界层的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种大气的边界层高度确定装置的结构图；
图4为本申请实施例提供的一种电子设备的实施例示意图；
图5为本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本说明书实施例提供的技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明，而不是对本说明书技术方案的限定，在不冲突的情况下，本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“两个以上”包括两个或大于两个的情况。
参见图1，图1是本发明提供的一种大气的边界层高度确定方法的流程图。如图1所示，包括以下步骤：
步骤101、获取距离平方校正信号RCS，其中，所述RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，所述原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的。
在步骤101中，可以获取距离平方校正信号(Range Corrected Signal，RCS)。其中，RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的。该原始信号可以为激光雷达发射的激光信号经大气散射之后，再次被激光雷达接收到的激光信号的电压值，或者为光子的个数。RCS可以为对激光雷达的原始信号进行驻留脉冲校正、几何重叠因子校正、数据降噪和距离校正之后所获得的。需要说明的是，不仅可以使用激光雷达向大气发射激光信号，还可以使用云高仪向大气发射激光信号，只要是可以实现向大气发射激光信号的设备均在本申请的保护范围之内。
距离平方校正信号RCS可以通过以下公式表示：
Figure BDA0003057375890000051
其中，P(Z)为激光雷达接收到的高度Z处的大气后向散射回波信号的能量，E为激光雷达的发射能量，C为雷达常数，βP和βR分别是气溶胶后向散射系数和空气分子后向散射系数，
Figure BDA0003057375890000052
和
Figure BDA0003057375890000053
则分别代表气溶胶和空气分子的透过率。激光雷达的距离平方校正信号RCS，即P(Z)Z2可在一定程度上反应出大气气溶胶浓度随高度的变化情况。
步骤102、确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离所述激光雷达最近的背景探测区域，其中，所述多个探测区域为将所述激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的。
在步骤102中，可以将激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长以及激光雷达的垂直分辨率划分为多个探测区域。例如，激光雷达的垂直分辨率可以为30米，预设步长可以为300米，则可以将激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离划分为多个探测区域：第一个探测区域：30m～330m；第二个探测区域：60m～360m；第三个探测区域：90m～390m等等。寻找背景探测区域可以为寻找离激光雷达最近的晴空区域。但是受观测环境和噪声的限制，且激光雷达的观测量程有限，可以尽量寻找一个气溶胶含量较少的区域作为背景探测区域。可以从下至上的按照第一个探测区域：30m～330m-第二个探测区域：60m～360m-第三个探测区域：90m～390m的顺序对RCS进行逐层扫描，最终选择第一个满足条件的探测区域作为背景探测区域。
确定背景探测区域需要三个条件:RCS信噪比(Signal Noise Ratio，SNR)、RCS变异系数(Cv)和RCS平均值。其中，RCS变异系数(Cv)是RCS在一定范围内的标准差和平均值的比值。可以确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离激光雷达最近的探测区域为背景探测区域。需要说明的是，为避免大噪声的影响，RCS信噪比应大于85％，即第一阈值可以为85％。一定范围内的RCS变异系数(Cv)可以反映信号的变异程度。当有云层或气溶胶层时，回波信号会有较大的差异，因此可以取Cv<0.05，来尽量回避含有云层或气溶胶层的高度，即第二阈值可以为0.05。第三阈值可以为某个特定高度范围内RCS的平均值，例如，第三阈值可以为0.2km～1km这个高度范围内RCS的平均值。这样可以排除一些垂直分布均匀的厚云。利用上述三个条件，可以找到一个有足够高的信噪比、没有云层以及几乎没有气溶胶层的背景探测区域。进一步的，如果没有找到满足上述三个条件的背景探测区域，则可以将标定高度设置为3km，直接根据标定高度3km确定大气的边界层高度。
可选的，所述方法还包括：
计算所述RCS的梯度f(ri)；
根据所述RCS的梯度f(ri)，计算所述背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf；
根据所述RCS的梯度f(ri)和所述背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf，计算所述背景探测区域中的RCS的梯度的标准差σf；
在所述背景探测区域中存在RCS的梯度f(ri)大于μf+3σf的目标散射点的情况下，确定所述背景探测区域中存在悬浮层，并确定所述目标散射点对应的高度为所述悬浮层的底部高度。
进一步的，可以计算RCS的梯度f(ri)：
f(ri)＝dRCS(ri)/dri。
其中，i＝1、2、3、……n。ri＝激光雷达的垂直分辨率×i。
然后，可以根据RCS的梯度f(ri)，计算背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf：
Figure BDA0003057375890000071
其中，ε为背景探测区域的底部高度，l为背景探测区域的长度，即前述预设步长。
接下来，可以根据RCS的梯度f(ri)和背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf，计算背景探测区域中的RCS的梯度的标准差σf：
Figure BDA0003057375890000072
在背景探测区域中存在RCS的梯度f(ri)大于μf+3σf的目标散射点的情况下，可以确定背景探测区域中存在悬浮层，并可以确定目标散射点对应的高度为该悬浮层的底部高度。这样，可以基于背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf以及背景探测区域中的RCS的梯度的标准差σf检测背景探测区域中是否存在悬浮层，计算过程简单，节省计算资源，方便快捷。
步骤103、在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度。
在步骤103中，在根据背景探测区域中的RCS检测到背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，可以确定至少一个悬浮层中距离激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度。
可选的，在所述确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度的步骤之前，所述方法还包括：
计算所述至少一个悬浮层中相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度的差值；
在所述差值小于第五阈值的情况下，将所述相邻的两个悬浮层进行整合，获得合并悬浮层，其中，所述相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度分别为第一高度和第二高度，所述第一高度小于所述第二高度，所述合并悬浮层的底部高度为所述第一高度；
所述确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度，包括：
确定所述合并悬浮层以及未合并的悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度。
进一步的，可以计算至少一个悬浮层中相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度的差值。在该差值小于第五阈值的情况下，例如，在该差值小于90m的情况下，可以将相邻的两个悬浮层进行整合，获得合并悬浮层。其中，相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度分别为第一高度和第二高度，第一高度小于第二高度，合并悬浮层的底部高度可以为第一高度。例如，假设至少一个悬浮层中相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度分别为310m和360m。由于这两个底部高度的差值为50m，小于第五阈值90m，因此，可以将这两个相邻的悬浮层进行整合，获得底部高度为310m的合并悬浮层。接下来，可以确定合并悬浮层以及未合并的悬浮层中距离激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度。需要说明的是，在根据背景探测区域中的RCS检测背景探测区域中是否存在悬浮层时，随机噪声会对识别出的悬浮层的数量带来干扰。在相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度的差值小于第五阈值90m的情况下，实际上这两个相邻的悬浮层对应的两个底部高度间距很可能就是一个噪声点的高度，由于该噪声点的存在导致识别出了相邻的两个悬浮层，而实际上这两个相邻的悬浮层应该属于一个悬浮层。因此，在相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度的差值小于第五阈值90m的情况下，可以将这两个相邻的悬浮层整合为底部高度为较低高度的合并悬浮层，可以减少噪声对识别出的悬浮层的数量带来的干扰，即可以减轻噪声对识别悬浮层的层次时的影响。
可选的，在所述根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度的步骤之前，所述方法还包括：
计算所述目标悬浮层所包含的散射点对应的RCS与所述背景探测区域对应的RCS平均值的比值Ratio；
根据所述比值Ratio，确定所述目标悬浮层的类型。
进一步的，云层和悬浮气溶胶层的信号都经历了梯度增加到梯度减小的过程，但两者的变化程度不同，因此可以利用不同的回波比强度将两者进行区分。可以计算目标悬浮层所包含的散射点对应的RCS与背景探测区域对应的RCS平均值的比值Ratio：
Figure BDA0003057375890000081
其中，RCS(rS)为目标悬浮层所包含的散射点对应的RCS；RCS(rε)为背景探测区域对应的RCS平均值。接下来，可以根据比值Ratio，确定目标悬浮层的类型。这样，可以根据比值Ratio，确定目标悬浮层的类型。计算过程简单，节省计算资源，方便快捷。
可选的，所述根据所述比值Ratio，确定所述目标悬浮层的类型，包括：
在所述比值Ratio大于第四阈值的情况下，确定所述目标悬浮层的类型为云层类型。
在比值Ratio大于第四阈值的情况下，例如，在比值Ratio大于6的情况下，可以确定目标悬浮层的类型为云层类型。这样，可以采用Ratio＝6作为判据来确定目标悬浮层的类型，计算过程简单，节省计算资源，方便快捷。
可选的，所述根据所述比值Ratio，确定所述目标悬浮层的类型，包括：
在所述比值Ratio小于或者等于第四阈值的情况下，确定所述目标悬浮层的类型为悬浮气溶胶层类型。
在比值Ratio小于或者等于第四阈值的情况下，例如，在比值Ratio小于或者等于6的情况下，可以确定目标悬浮层的类型为悬浮气溶胶层类型。这样，可以采用Ratio＝6作为判据来确定目标悬浮层的类型，计算过程简单，节省计算资源，方便快捷。
步骤104、根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。
在步骤104中，可以根据目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。例如，获得了目标悬浮层的底部高度Htop之后，可以对目标悬浮层的底部高度Htop以下的RCS廓线进行理想廓线拟合，获得大气的边界层高度。
可选的，所述方法还包括：
在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中不存在悬浮层的情况下，根据预设高度确定大气的边界层高度。
进一步的，在根据背景探测区域中的RCS检测到背景探测区域中不存在悬浮层的情况下，可以根据预设高度确定大气的边界层高度。例如，预设高度可以为3km，可以对3km以下的RCS廓线进行理想廓线拟合，获得大气的边界层高度。
如图2所示，为一种大气的边界层的示意图。在图2中，纵轴表示高度，横轴表示时间。如图2所示，同时存在云层(1)和残留层(2)。由图2可知，当日上午大气的边界层(3)高度逐渐增大，至15:00达到最大值1.28km。15:00之后，大气的边界层(3)高度逐渐下降，在清晨达到最小值。这种大气的边界层高度变化与太阳辐射的变化是一致的。
需要说明的是，现有技术中，提取大气的边界层高度的方法有梯度法以及理想廓线法等等。梯度法容易受到回波信号自身噪声和气溶胶层结构的影响，稳定性较差，导致提取的大气的边界层高度会出现偏差。理想廓线法是通过对大气后向散射系数进行拟合得到大气的边界层高度，其对气溶胶层和云层很敏感。当大气中存在多层结构，例如残留层和云层时，理想廓线法提取大气的边界层高度时会出现误判的情况。因此，现有的提取大气的边界层高度的方法的准确性较低。
而在本申请中，在根据背景探测区域中的RCS检测到背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，可以确定至少一个悬浮层中距离激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度，进而根据目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。可以避免悬浮层对确定大气的边界层高度时的影响，提高所确定的大气的边界层高度的准确性。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种大气的边界层高度确定方法，获取距离平方校正信号RCS，其中，所述RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，所述原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的；确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离所述激光雷达最近的背景探测区域，其中，所述多个探测区域为将所述激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的；在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度；根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。这样，在根据背景探测区域中的RCS检测到背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，可以确定至少一个悬浮层中距离激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度，进而根据目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。可以避免悬浮层对确定大气的边界层高度时的影响，提高所确定的大气的边界层高度的准确性。
参见图3，图3是本发明提供的一种大气的边界层高度确定装置的结构图。如图3所示，大气的边界层高度确定装置300包括获取模块301、第一确定模块302、第二确定模块303和第三确定模块304，其中：
获取模块301，用于获取距离平方校正信号RCS，其中，所述RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，所述原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的；
第一确定模块302，用于确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离所述激光雷达最近的背景探测区域，其中，所述多个探测区域为将所述激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的；
第二确定模块303，用于在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度；
第三确定模块304，用于根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。
大气的边界层高度确定装置300能够实现图1的方法实施例中大气的边界层高度确定装置实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。且大气的边界层高度确定装置300可以实现在根据背景探测区域中的RCS检测到背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，可以确定至少一个悬浮层中距离激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度，进而根据目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。可以避免悬浮层对确定大气的边界层高度时的影响，提高所确定的大气的边界层高度的准确性。
请参阅图4，图4为本申请实施例提供的电子设备的实施例示意图。
如图4所示，本申请实施例提供了一种电子设备400，包括存储器410、处理器420及存储在存储器410上并可在处理器420上运行的计算机程序411，处理器420执行计算机程序411时实现以下步骤：
获取距离平方校正信号RCS，其中，所述RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，所述原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的；
确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离所述激光雷达最近的背景探测区域，其中，所述多个探测区域为将所述激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的；
在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度；
根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。
在具体实施过程中，处理器420执行计算机程序411时，可以实现图1对应的实施例中任一实施方式。
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例中一种大气的边界层高度确定装置所采用的设备，故而基于本申请实施例中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍，只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中的方法所采用的设备，都属于本申请所欲保护的范围。
请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。
如图5所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质500，其上存储有计算机程序511，该计算机程序511被处理器执行时实现如下步骤：
获取距离平方校正信号RCS，其中，所述RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，所述原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的；
确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离所述激光雷达最近的背景探测区域，其中，所述多个探测区域为将所述激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的；
在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度；
根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度。
在具体实施过程中，该计算机程序511被处理器执行时可以实现图1对应的实施例中任一实施方式。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机软件指令，当计算机软件指令在处理设备上运行时，使得处理设备执行如图1对应实施例中的大气的边界层高度确定方法中的流程。
所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修该或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种大气的边界层高度确定方法，其特征在于，包括：
获取距离平方校正信号RCS，其中，所述RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，所述原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的；
确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离所述激光雷达最近的背景探测区域，其中，所述多个探测区域为将所述激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的；
在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度；
根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度；
计算所述RCS的梯度f(ri)；
根据所述RCS的梯度f(ri)，计算所述背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf；
根据所述RCS的梯度f(ri)和所述背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf，计算所述背景探测区域中的RCS的梯度的标准差σf；
在所述背景探测区域中存在RCS的梯度f(ri)大于μf+3σf的目标散射点的情况下，确定所述背景探测区域中存在悬浮层，并确定所述目标散射点对应的高度为所述悬浮层的底部高度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度的步骤之前，所述方法还包括：
计算所述目标悬浮层所包含的散射点对应的RCS与所述背景探测区域对应的RCS平均值的比值Ratio；
根据所述比值Ratio，确定所述目标悬浮层的类型。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述比值Ratio，确定所述目标悬浮层的类型，包括：
在所述比值Ratio大于第四阈值的情况下，确定所述目标悬浮层的类型为云层类型。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述比值Ratio，确定所述目标悬浮层的类型，包括：
在所述比值Ratio小于或者等于第四阈值的情况下，确定所述目标悬浮层的类型为悬浮气溶胶层类型。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度的步骤之前，所述方法还包括：
计算所述至少一个悬浮层中相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度的差值；
在所述差值小于第五阈值的情况下，将所述相邻的两个悬浮层进行整合，获得合并悬浮层，其中，所述相邻的两个悬浮层对应的两个底部高度分别为第一高度和第二高度，所述第一高度小于所述第二高度，所述合并悬浮层的底部高度为所述第一高度；
所述确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度，包括：
确定所述合并悬浮层以及未合并的悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中不存在悬浮层的情况下，根据预设高度确定大气的边界层高度。
7.一种大气的边界层高度确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取距离平方校正信号RCS，其中，所述RCS为对原始信号进行校正处理所获得的，所述原始信号为激光雷达发射的激光信号经大气散射所获得的；
第一确定模块，用于确定多个探测区域中对应的RCS信噪比大于第一阈值、RCS变异系数小于第二阈值、RCS平均值小于第三阈值、且距离所述激光雷达最近的背景探测区域，其中，所述多个探测区域为将所述激光雷达发射的激光信号所经过的探测距离按预设步长所划分出的；
第二确定模块，用于在根据所述背景探测区域中的RCS检测到所述背景探测区域中存在至少一个悬浮层的情况下，确定所述至少一个悬浮层中距离所述激光雷达最近的目标悬浮层的底部高度；
第三确定模块，用于根据所述目标悬浮层的底部高度，确定大气的边界层高度；
第一计算模块，用于计算所述RCS的梯度f(ri)；
第二计算模块，用于根据所述RCS的梯度f(ri)，计算所述背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf；
第三计算模块，用于根据所述RCS的梯度f(ri)和所述背景探测区域中的RCS的梯度的均值μf，计算所述背景探测区域中的RCS的梯度的标准差σf；
第四确定模块，用于在所述背景探测区域中存在RCS的梯度f(ri)大于μf+3σf的目标散射点的情况下，确定所述背景探测区域中存在悬浮层，并确定所述目标散射点对应的高度为所述悬浮层的底部高度。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器，其特征在于，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的大气的边界层高度确定方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的大气的边界层高度确定方法的步骤。
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