本发明属于大气探测，更具体地，本发明涉及一种临近空间大气温湿度廓线二维探测系统。
背景技术：
1、随着临近空间(20km～100km)科学研究和技术应用的深入发展，对其温度和湿度的精确测量变得越来越重要。这一领域的研究涵盖了大气科学、航天航空、国防安全等诸多领域，而温度和湿度作为关键的大气参数，对于理解和预测临近空间环境行为、优化航天器设计和运行、提升导航通信精度等具有决定性意义。
2、当前，临近空间温湿度的探测主要依赖于探空火箭与气球搭载的传感器、卫星遥感、激光雷达以及先进遥测技术，如太赫兹光谱探测等手段。探空火箭和气球测量虽能实时采集数据，但受限于成本、天气条件及无法持续监测；激光雷达技术则面临能量衰减、回波信号弱等问题，且设备复杂昂贵；先进遥测技术虽能提供更高精度测量，却也同样存在技术复杂、成本高、有效探测距离受限等不足。卫星遥感技术在临近空间温湿度测量中扮演着重要角色，凭借其全球大面积覆盖、周期性监测和立体观测等特点，可在不干扰大气环境的情况下，连续不断地获取不同地理区域和高度层的温湿度数据，这对于揭示临近空间大气结构、追踪环境变化趋势以及进行气候变化研究具有独特优势。通过实时传输和快速处理遥感数据，卫星遥感能为科研和技术应用提供及时有效的临近空间温湿度信息。然而，这项技术在应用中也存在局限性，如探测精度、时空分辨率受限于卫星观测模式、传感器性能、数据反演算法以及数据融合与模型模拟等。
3、用卫星进行临近空间温湿度遥感探测的模式主要有天底观测、掩星观测、临边观测等。天底观测模式凭借其广阔的空间覆盖能力，可以实现在全球范围内对大气的整体探测，尽管这一模式在大面积数据收集上表现出色，但其仅能获取水汽的整层柱浓度信息，且垂直分辨率和测量精度并不理想。相反，掩星观测法凭借对光谱信息的高效捕获，能够提供相对较高的垂直分辨率数据，不过其时空覆盖范围相较于其他模式有所局限。至于临边观测，则是在获取较少光谱信息的同时，却能媲美掩星观测所提供的高质量大气成分垂直分布数据，并且同样具备如天底观测般的全球覆盖能力，有利于获取临近空间的多维温湿度廓线信息。
技术实现思路
1、本发明提供一种临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，旨在改善上述问题。
2、本发明是这样实现的，一种临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，所述系统包括：
3、依次连接的空间外差光谱仪层析成像模块、临边观测几何与视场分层模块、干涉数据光谱复原模块、温湿度廓线反演模块，其中，
4、空间外差光谱仪层析成像模块，用于接收shs光谱仪的示踪气体的干涉光谱；
5、临边观测几何与视场分层模块，用于将shs光谱仪视场内的干涉光谱分成不同高度层的干涉光谱切片；
6、干涉数据光谱复原模块，用于将不同高度层干涉光谱切片数据转换为对应高度层的辐亮度光谱数据，并计算遥感器观测辐亮度lν；
7、温湿度廓线反演模块，用于遥感器观测辐亮度lν反演空间的温湿度廓线。
8、进一步的，shs光谱仪视场内的干涉光谱的切片数目为：[bv/l0]，其中，l0为设计廓线分辨率，bv为空间外差光谱仪的视野高度。
9、进一步的，空间外差光谱仪的视野高度bv的计算公式具体如下：
10、
11、其中，h为卫星到视线切点的距离，为空间外差光谱仪入瞳辐射的临边垂直接受角。
12、进一步的，卫星到视线切点的距离h的计算公式具体如下：
13、
14、其中，h为卫星轨道高度，r为地球赤道半径。
15、进一步的，遥感器观测辐亮度lν的计算公式具体如下：
16、
17、其中，j为视线路径上各部分的散射，t(l)为第l层的温度，τν为视线路径上的透过率，lobs为不同高度层的辐亮度光谱数据。
18、进一步的，空间的温湿度廓线获取过程具体如下：
19、获取当前大气模式下在辐射传输模型中模拟出观测辐亮度lν-sim与遥感器观测辐亮度lν构建的偏差；若偏差位于允许的误差范围内，则当前大气模式下的温湿度廓线值就是观测辐亮度lν下需要反演的空间温湿度廓线；
20、其中，大气模式包括：温湿度廓线。
21、进一步的，若偏差超出了允许的误差范围内，则调整大气模式，后利用辐射传输模型模拟调整后大气模式下不同高度的模拟观测辐亮度lν-sim，多次迭代调整，直到调整后的大气模式下模拟出的不同高度的观测辐亮度lν-sim与遥感器观测辐亮度lν的差值达到允许的误差范围，则当前调整后的大气模式中的温湿廓线即为反演的空间温湿度廓线。
22、进一步的，干涉数据光谱复原模块的复原过程具体如下：
23、对提取到的不同高度层的干涉光谱切片进行行频归一化后，依次进行去除低频分量、切趾、相位校正和充零傅里叶变换，获得不同高度层的干涉光谱切片对应的辐亮度光谱。
24、进一步的，空间外差光谱仪设于卫星上。
25、本发明将临边探测模式和空间外差光谱(shs)的优势相结合，基于空间外差光谱技术进行甚高光谱分光成像，采用层析成像探测技术，采集示踪痕量气体的光谱，反演临近空间不同地理位置和高度的大气温度和湿度廓线，给出临近空间温度和湿度的二维分布数据，进而揭示临近空间大气的结构和变化规律。层析成像光谱技术实现了水平宽幅超光谱调制与垂直廓线同时成像双向异质调控功能，改善了天底观测垂直分辨率低、扫描成像时效性差以及临边观测信号微弱、探测灵敏度低的技术缺点，且无需扫描部件实现对各视场切片干涉数据的同步获取，实时性强，保证了大气分层数据获取的状态一致性。
1.一种临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，其特征在于，所述系统包括：
2.如权利要求1所述临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，其特征在于，shs光谱仪视场内的干涉光谱的切片数目为：[bv/l0]，其中，l0为设计廓线分辨率，bv为空间外差光谱仪的视野高度。
3.如权利要求2所述临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，其特征在于，空间外差光谱仪的视野高度bv的计算公式具体如下：
4.如权利要求3所述临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，其特征在于，卫星到视线切点的距离h的计算公式具体如下：
5.如权利要求1所述临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，其特征在于，遥感器观测辐亮度lν的计算公式具体如下：
6.如权利要求1所述临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，其特征在于，空间的温湿度廓线获取过程具体如下：
7.如权利要求6所述临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，其特征在于，若偏差超出了允许的误差范围内，则调整大气模式，后利用辐射传输模型模拟调整后大气模式下不同高度的模拟观测辐亮度lν-sim，多次迭代调整，直到调整后的大气模式下模拟出的不同高度的观测辐亮度lν-sim与遥感器观测辐亮度lν的差值达到允许的误差范围，则当前调整后的大气模式中的温湿廓线即为反演的空间温湿度廓线。
8.如权利要求1所述临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，其特征在于，干涉数据光谱复原模块的复原过程具体如下：
9.如权利要求1所述临近空间大气温湿度廓线二维探测系统，其特征在于，空间外差光谱仪设于卫星上。
