本技术属于被动光学遥感光谱干涉技术大气风温探测精密仪器领域，具体涉及一种实时定标探测的巡天大气风温探测系统及方法。
背景技术：
1、风场和温度是表征中高层大气形态变化的基本物理参量，是空间环境参数中的重要组成部分。在大气动力学模型的构建及大气光化学过程的耦合机制中，大气风场和温度扮演着核心角色。另外，大气风场和温度不仅对能量和动量传输及大气层之间的相互作用至关重要，并且对于理解大气中的物理现象的发生和演化也起着关键作用。
2、巡天大气风温探测系统作为被动光学遥感领域的一种重要精密仪器，通过探测大气分子能级跃迁后产生的微弱气辉辐射发光谱线，利用多普勒频移和增宽效应反演大气风速和温度。然而，现有技术的巡天大气风温探测系统在系统结构和探测方法上存在一定局限性。现有技术在进行系统定标和数据探测时不能同步进行，即无法实现实时定标探测数据。传统探测方案是先利用稳频氦氖激光器定标系统参数，随后再对天空气辉辐射曝光来获取风温探测数据。这种系统定标和实际探测分开独立的探测方案，在数据处理过程中通过时间插值系统参数，然后拟合天空曝光获得的干涉条纹提取大气风速和温度。
3、首先，受气辉辐射强度的影响，为了获取足够信噪比的探测数据，巡天大气风温探测系统对天空气辉探测需要足够长的曝光积分时间。其次，巡天大气风温探测系统的核心部件单色光相干干涉腔对所处环境的变化极其敏感，尤其系统光学路径长度对环境温度的变化。最后，对探测光学环境的要求，巡天大气风温探测系统通常部署在恶劣的环境下探测信号。尽管有主动温度控制系统对其辅以温度控制，其单色光相干干涉腔的环境温度依然存在复杂变化。
4、综合以上因素，实际探测过程中巡天大气风温探测系统在天空气辉探测曝光期间，系统光学路径长度因环境温度引起的变化无法完全被其前后两次激光器系统定标所捕获，以及数据处理过程中因时间插值引起系统参数误差，最终增加了大气风速探测的不确定度。因此，需要一种能够实时定标探测的巡天大气风温探测系统，天空气辉曝光期间实时追踪系统参数变化和热漂移，降低系统探测不确定度，提高系统探测精度。
技术实现思路
1、本技术的目的在于克服传统巡天大气风温探测系统部署于恶劣探测环境中，由于不能实时定标探测，最终因气辉辐射信号强度和单色光相干干涉腔环境温度热漂移复杂变化引起大气风速探测不确定度大的缺陷。
2、为了实现上述目的，本技术提出了一种实时定标探测的巡天大气风温探测系统，所述系统包括依次排列的巡天扫描组件、探测-定标耦合组件、杂散光抑制挡板组件、干涉核心组件、聚焦透镜光学成像组件和科学级微弱信号阵列式探测器-电荷耦合器件；其中，
3、所述巡天扫描组件，用于巡天探测，把不同方位角和天顶角处的系统视场内的微弱气辉辐射发光导入系统，输出到所述探测-定标耦合组件；
4、所述探测-定标耦合组件，用于耦合定标激光信号与气辉辐射发光信号，形成耦合光信号；所述耦合光信号经所述杂散光抑制挡板组件后，进入干涉核心组件，实现系统的实时定标风温探测；
5、所述杂散光抑制挡板组件，用于屏蔽和抑制系统视场以外的杂散光及系统部署环境周边污染光源；
6、所述干涉核心组件，用于接收所述杂散光抑制挡板组件输出的耦合光信号，选择特定波长或频率的气辉辐射光源，只允许所需波段的气辉辐射透过，产生准单色光，然后使准单色光产生等倾干涉，生成明暗相间的圆环干涉条纹；
7、所述聚焦透镜光学成像组件，用于将干涉条纹图像聚焦并成像到科学级微弱信号阵列式探测器-电荷耦合器件的靶面上；
8、所述科学级微弱信号阵列式探测器-电荷耦合器件，用于将干涉条纹光信号转换为电信号，同时将连续的模拟信号采样量化为数字信号并记录存储；
9、所述系统还包括：
10、定标光源组件，用于创建频率稳定且具有设定口径的均匀激光信号校准定标系统；系统控制和数据收集处理终端，用于控制所述系统进行无人值守探测，存储探测原始数据，提取风速和温度及生成大气风温数据产品并存储。
11、作为上述系统的一种改进，所述巡天扫描组件，包括两个具有高反射率的反射镜和一个高透过率的窗口玻璃；
12、所述巡天扫描组件还包括相互垂直且由伺服电机驱动的水平轴和垂直轴；转动所述垂直轴调整所述巡天扫描组件指向方向的方位角；转动所述水平轴调整所述巡天扫描组件的指向方向的天顶角。
13、作为上述系统的一种改进，所述探测-定标耦合组件，包括一个光学分光光楔和一个反射镜；
14、所述光学分光光楔的反射面和反射镜的反射面平行，且与水平方向成45°夹角。
15、作为上述系统的一种改进，所述杂散光抑制挡板组件，包括若干不同孔径的金属光阑；
16、若干不同孔径的金属光阑具有设定的角度和位置，用于抑制杂散光。
17、作为上述系统的一种改进，所述干涉核心组件，包括窄带滤光模块、单色光相干干涉腔模块和主动控温模块；
18、所述窄带滤光模块，采用非成像型滤光镜片构成，采用透射方式允许特定波长或频率的气辉辐射发光通过，同时滤除来自天空的干扰光源辐射和其他原子或分子激发出的辐射发光谱线；
19、所述单色光相干干涉腔模块，包括高精密抛光镀膜石英玻璃、间隔圈和机械支架，用于使窄带滤光模块输出的准单色光信号产生等倾干涉；
20、所述窄带滤光模块和单色光相干干涉腔模块置于同一个恒温室中，并由所述主动控温模块控制恒温室内温度保持控温精度±0.005℃。
21、作为上述系统的一种改进，所述聚焦透镜光学成像组件，为双胶合的消色差透镜。
22、作为上述系统的一种改进，所述定标光源组件，包括依次排列的稳频激光器、光学快门、第一散射片组、第一透镜组、光纤束、中性密度吸收性滤光片、第二散射片组、第二透镜组和乳白色扩散玻璃；其中，
23、所述稳频激光器，为产生高稳定性频率且连续型激光的激光器；
24、所述光学快门，通过迅速开启和关闭，控制稳频激光器发射激光束；
25、所述第一散射片组，位于光纤束的入口处且第一透镜组之前，用于将激光束均匀扩散；
26、所述第一透镜组，与第一散射片组合，用于对激光束进行扩束至光纤束的口径大小；
27、所述光纤束，用于传输激光；
28、所述中性密度吸收性滤光片，位于光纤束的出口，用于调节定标激光束光源的强度，通过选择合适吸收强度的滤光片，确保定标激光束光源的强度与接收到的气辉辐射信号强度相匹配；
29、所述第二散射片组，位于所述中性密度吸收性滤光片之后，用于将激光光束再次均匀扩散；
30、所述第二透镜组，用于对扩散后的激光进行扩束和准直；
31、所述乳白色扩散玻璃，为半透明扩散材料，用于创建均匀的定标激光信号。
32、本技术还提供一种实时定标探测的巡天风温探测方法，基于上述系统实现，所述方法包括：
33、巡天扫描组件循环扫描天顶角0°的垂直方向和45°仰角的东、南、西、北四个视线方向气辉辐射信号进入系统；
34、定标光源组件创建发射稳频激光束为系统提供均匀的定标激光信号；
35、探测-定标耦合组件耦合系统定标光源信号和实际天空气辉辐射发光信号后输出；
36、杂散光抑制挡板组件限制系统视场，抑制和屏蔽视场之外杂散光；
37、干涉核心组件选择特定波长气辉辐射准单色光发生等倾干涉并保持恒温环境；科学级微弱信号阵列式探测器-电荷耦合器件降温至-70℃；
38、科学级微弱信号阵列式探测器-电荷耦合器件将干涉条纹光信号转换为电信号，同时将连续的模拟信号采样量化为数字信号；
39、系统控制和数据收集处理终端控制系统无人值守探测，存储探测原始数据，提取风速和温度及生成大气风温数据产品并存储。
40、与现有技术相比，本技术的优势在于：
41、1、巡天大气风温探测系统具有探测-定标耦合组件，实现了巡天大气风温探测和系统定标同步进行，天空气辉曝光探测过程中实时定标追踪系统参数变化和热漂移，降低因气辉辐射强度和恶劣环境变化引起的系统探测不确定度，提高探测准确性和精度
42、2、巡天大气风温探测系统具有满足系统视场要求的多光阑组合成杂散光抑制挡板组件，有效屏蔽和抑制系统视场以外的杂散光及系统部署环境周边污染光源散射进入单色光光相干干涉腔系统，提高了系统信噪比
43、3、巡天大气风温探测系统采用窄带滤光模块和单色光相干干涉腔模块共用一套主动控温系统和恒温室，实现一个主动控温系统完成两个需控温组件的控温，减少了探测系统中主动控温系统的数量，降低了系统设计复杂度，缩小了系统总体积，降低了探测系统成本
44、4、巡天大气风温探测系统创新设计定标光源系统产生均匀光源，具有体积小、易安装的特点，取代传统体积大、成本高的积分球，降低了系统成本和缩小了系统体积。
1.一种实时定标探测的巡天大气风温探测系统，其特征在于，所述系统包括依次排列的巡天扫描组件、探测-定标耦合组件、杂散光抑制挡板组件、干涉核心组件、聚焦透镜光学成像组件和科学级微弱信号阵列式探测器-电荷耦合器件；其中，
2.根据权利要求1所述的实时定标探测的巡天大气风温探测系统，其特征在于，所述巡天扫描组件，包括两个具有高反射率的反射镜和一个高透过率的窗口玻璃；
3.根据权利要求1所述的实时定标探测的巡天大气风温探测系统，其特征在于，所述探测-定标耦合组件，包括一个光学分光光楔和一个反射镜；
4.根据权利要求1所述的实时定标探测的巡天大气风温探测系统，其特征在于，所述杂散光抑制挡板组件，包括若干不同孔径的金属光阑；
5.根据权利要求1所述的实时定标探测的巡天大气风温探测系统，其特征在于，所述干涉核心组件，包括窄带滤光模块、单色光相干干涉腔模块和主动控温模块；
6.根据权利要求1所述的实时定标探测的巡天大气风温探测系统，其特征在于，所述聚焦透镜光学成像组件，为双胶合的消色差透镜。
7.根据权利要求1所述的实时定标探测的巡天大气风温探测系统，其特征在于，所述定标光源组件，包括依次排列的稳频激光器、光学快门、第一散射片组、第一透镜组、光纤束、中性密度吸收性滤光片、第二散射片组、第二透镜组和乳白色扩散玻璃；其中，
8.一种实时定标探测的巡天大气风温探测方法，基于权利要求1-7任一所述系统实现，所述方法包括：
