1.探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统，其特征在于，该激光雷达系统为机舱式或外挂式，包括激光雷达主机和与激光雷达主机连接的收发系统，所述激光雷达主机包括依次连接的脉冲激光器(1)、耦合凸透镜(2)、分光镜(3)、收发耦合反射镜(5)，所述分光镜(3)还与光电检测器(4)连接，所述收发耦合反射镜(5)依次连接有偏振分光系统(10)和第一光电倍增管(11)，所述偏振分光系统(10)还与第二光电倍增管(15)连接，所述脉冲激光器(1)、光电检测器(4)、第一光电倍增管(11)和第二光电倍增管(15)还分别与计算机控制处理系统(13)连接，收发系统用于向大气发射激励激光脉冲，并接收大气粒子后向散射的回波信号。

2.根据权利要求1所述的探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统，其特征在于，所述收发系统为机舱式收发系统或外挂式收发系统(31)，其中机舱式收发系统包括依次与收发耦合反射镜(5)连接的光阑(7)、望远镜筒(8)和望远镜(9)；所述外挂式收发系统(31)包括依次与收发耦合反射镜(5)连接的第一光纤耦合器(18)、多模光纤(19)、第二光纤耦合器(20)、外挂型望远镜筒(21)、外挂型望远镜(22)、外挂型反射镜(23)。

3.根据权利要求2所述的探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统，其特征在于，所述收发耦合反射镜(5)中央开有发射激光孔(6)，使脉冲激光器(1)输出的脉冲激光束通过耦合凸透镜(2)后，通过发射激光孔(6)会聚于光阑(7)或第一光纤耦合器(18)处。

4.根据权利要求2或3所述的探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统，其特征在于，所述光阑(7)的直径为0.8mm，所述望远镜(9)的口径为200mm，所述光阑(7)位于望远镜(9)的焦点处，所述望远镜(9)位于机舱内。

5.根据权利要求2或3所述的探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统，其特征在于，所述外挂型望远镜(22)的口径为200mm，所述第二光纤耦合器(20)位于外挂型望远镜(22)的焦点处，所述多模光纤(19)的芯径为0.8mm，数值孔径为0.22，所述外挂型反射镜(23)与外挂型望远镜(22)光轴成45°角。

6.根据权利要求1所述的探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统，其特征在于，所述偏振分光系统(10)包括依次连接的准直凸透镜(24)、偏振分光棱镜(25)、第一窄带干涉滤光片(26)、第一会聚凸透镜(27)，所述偏振分光棱镜(25)还依次连接有第二窄带干涉滤光片(28)和第二会聚凸透镜(29)，所述偏振分光棱镜(25)将入射光束分成两路，一路依次经过第一窄带干涉滤光片(26)、第一会聚凸透镜(27)输出至所述第一光电倍增管(11)，实现光电检测，所述第一光电倍增管(11)处于第一会聚凸透镜(27)的焦点处，另一路经过第二窄带干涉滤光片(28)及第二会聚凸透镜(29)输出至所述第二光电倍增管(15)，实现光电检测，所述第二光电倍增管(15)处于第二会聚凸透镜(29)的焦点处，所述第一窄带干涉滤光片(26)和第二窄带干涉滤光片(28)的中心波长与脉冲激光器(1)发射激光的波长相同，带宽为0.25nm。

7.根据权利要求1所述的探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统，其特征在于，所述脉冲激光器(1)通过第四连接电缆(17)与计算机控制处理系统(13)连接，所述光电检测器(4)通过第三连接电缆(16)与计算机控制处理系统(13)连接，所述第一光电倍增管(11)通过第一连接电缆(12)与计算机控制处理系统(13)连接，所述第二光电倍增管(15)通过第二连接电缆(14)与计算机控制处理系统(13)连接。

8.根据权利要求1所述的探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统，其特征在于，所述脉冲激光器(1)发射激光的波长为1000nm～1600nm的近红外波段。

9.根据权利要求1～8任一所述的探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统的反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：由偏振激光雷达方程可知，系统接收到的由距离z处粒子所产生的P光和S光，经光电转换后的功率分别表示为：

式中，P0为激光束的单脉冲能量，kP和kS表示相应通道的系统常数，Y(z)为激光雷达系统的重叠因子，c为光速，τ为激光脉冲的宽度，AR为望远镜的接收面积，βP(z)和βS(z)分别为距离z处粒子团后向散射系数的平行和垂直分量，σP(z)和σS(z)表示大气消光系数的平行分量和垂直分量；

步骤2：由于βP(z)和βS(z)可反映距离z处的粒子相态及数密度，其比值认为是该处粒子的退偏比，即

式中，K＝kP/kS，表示偏振通道的灵敏度比，由实验方法标定，因此，得到退偏比随距离变化的廓线δ(z)，进而依据退偏比廓线δ(z)甄别云粒子相态；

步骤3：利用偏振通道的灵敏度比K加权式(2)，然后与式(1)相加，得到粒子的米散射信号P(z)，即

选择地面静稳的雾霾天气，利用均匀的雾霾粒子，校正获得系统常数(kP+K·kS)和重叠因子Y(z)，然后，假设消光系数σ(z)与后项散射系数β(z)满足线性关系，利用成熟的Klett算法反演云粒子的消光系数廓线σ(z)；

步骤4：云含水量廓线C(z)通常表示为：

式中，ρ为水密度，r为粒子半径，n(r,z)是距离z处云粒子的数密度谱；而此处云粒子的消光系数σ(z)表达为：

式中，Qex(r)为粒子的消光效率；

步骤5：式(5)与式(6)的比值表示为：

由于云粒子通常较大，近似取Qex≈2，上式化简为：

式中，Reff是粒子的有效半径，通过机载的原位测量仪器PMS测得，因此由云粒子消光系数可反演得到云含水量廓线C(z)；

步骤6：要求飞机飞行在零摄氏度高度，激光雷达向上探测，则利用对流层内大气温度下降的趋势，则探测云粒子的都处于零摄氏度以下，因此，依据步骤2得到的退偏比廓线δ(z)和步骤5得到云含水量廓线C(z)，描述云中过冷水分布。