1.一种用于气溶胶尺度谱测量的高光谱激光雷达系统，其特征在于：包括激光雷达发射系统，用于将不同波长的激光束经全反镜射入大气层；

接收系统，用于接收经大气散射后返回的散射光束；

分光系统，用于对接收系统接收到的散射光束进行大气分子瑞利散射信号和气溶胶米氏散射信号的分离并传递到主控系统；

主控系统，用于对接收散射信号进行数据分析；

所述激光雷达发射系统包括激光器、二倍频晶体、三倍频晶体、第一全反镜；所述激光器用于产生基频光，并分别经二倍频晶体和三倍频晶体，同时发射重复频率为100Hz、波长为355nm、532nm和1064nm的激光经第一全反镜垂直进入大气层；

所述接收系统包括望远镜、小孔、第一汇聚透镜、第二全反镜；所述望远镜垂直接收大气后向散射光，该后向散射光经过小孔、第一汇聚透镜准直之后变成平行光，经第二全反镜反射到分光系统；

所述主控系统包括信号采集模块、计算机；其中，信号采集模块用于采集第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器、雪崩光电二极管记录的数据并将数据传递到计算机上进行数据分析；

所述信号采集模块采集的第三光电探测器反馈的第二分子通道信号、第四光电探测器反馈的综合通道信号，将分子通道和综合通道的信号分别记为smol(z)和scom(z):smol(z)＝ηmol·[fmol(z)·Nm(z)+fa·Na(z)]    (1)scom(z)＝ηcom·[Nm(z)+Na(z)]    (2)式中：z为相对于激光雷达所在位置的高度；ηmol和ηcom分别为分子通道和综合通道的探测效率，包括除碘吸收池以外的所有光学和电子常量；Nm(z)和Na(z)分别为在高度z处散射，并被系统接收到的分子瑞利散射信号和气溶胶米散射信号；fmol(z)为高度z处的大气分子散射回波通过碘池的透过率，它是瑞利散射谱与碘分子吸收谱在频域的卷积；fa为气溶胶米散射回波通过碘池的透过率，近似等于碘吸收谱线中心的透过率，是一个与高度无关的小量；

通过将激光引入接收系统进行频率扫描，再结合不同高度处的分子散射谱线，就可以计算出分子通道和综合通道的标定系数Cmm(z)和Cam:Cam＝fa·ηmol/ηcom    (4)

因此，能够从原始信号中提取出瑞利散射信号和米散射信号：

数据分析过程采用反演方法，具体过程如下：

接收到的后向散射信号的功率可用雷达方程表示：

式中，P(r)为高度r处散射信号的功率；P0为发射激光的脉冲的平均功率；η为接收器的功率；A为接收面积；O(r)为发送器与接收器光路的几何重叠系数；c为光速；t为激光脉冲的宽度；β(r)和α(r)分别为高度处的大气后向散射系数和消光系数；

实际大气后向散射系数和大气消光系数包含分子散射部分和气溶胶散射部分；

雷达方程中含有β和α两个未知数，这两个参数可以表示为：

β＝βmol+βaer     (8)

α＝αmol,sca+αmol,abs+αaer,sca+αaer,abs     (9)其中，αmol,abs在通常情况下可以假设为0，αaer＝αaer,sca+αaer,abs,βmol与大气密度成比例，可以通过标准大气模型或观测点上空的大气温度、压力分布数据得到；

αmol,sca可由βmol之间的关系得到，满足：

αmol,sca＝βmol×(8/3)πsr          (10)；

接收到分离后的大气分子信号和气溶胶信号分别为：

式中，Kmol和Kaer分别包含了所有与测量高度无关的系统常数；fam和fmm分别为分子通道中气溶胶信号和分子信号的通过率；faa和fma分别为气溶胶通道中气溶胶信号和分子信号的通过率，通过公式(11)和(12)即可反演得到βaer和αaer的值。

2.根据权利要求1所述的一种用于气溶胶尺度谱测量的高光谱激光雷达系统，其特征在于可以得到多个波长的消光与散射系数，采用数值逼近思想结合洪诺夫正则化算法反演气溶胶粒子谱；粒子谱分布反演问题可以用Fredholm积分方程表示，则消光系数和后向散射系数可以表示为：r代表粒子半径，m＝mr+imi表示粒子负折射率，mr表示实部，mi表示虚部，λi表示波长，Kα和Kβ分别表示消光和后向核函数，可以通过Mie散射理论进行计算，f(r)是粒子谱，(13)和(14)可以写成：(15)为第一类积分方程，不易解出，可以利用Tikhonov逼近算法可以从气溶胶参数反演得到气溶胶微物理特征参数；

体积谱可以表示为：

将(16)代入(15)得到：

式中，gp表示光学数据的种类，即气溶胶的消光系数α和后向散射系数β；Bj(r)为三角基math函数，j＝1,……,5对应的基函数，ε (r)为计算误差；p＝(i,λ)为数据种类及波长，i＝α，β，α表示气溶胶消光系数，β表示气溶胶后向散射系数；Qp(r,m,λi)为所有数据点的效率因子；Apj(m)为计算得到的核函数矩阵；

因此气溶胶粒子谱分布的求取可归结为对加权因子wj的求解；

将(18)、(19)代入(17)中，gp可以表示为：

g＝Aw+errorp        (20)

其中g和w分别为p×1和n×1的列向量，A为p×n的矩阵，两边同时乘以A‑1可以化为：‑1

w＝A g+error′      (21)；

对上式进行正则化后的表达式为：

式中γ为拉格朗日乘子，也称为正则化参数，拉格朗日乘子γ的正确选取可以使权重因子wj误差最小，求解拉格朗日乘子方法很多，此处选择交叉验证法求解，原因在于简单易于操作，Hpj为平滑矩阵，矩阵的选择根据所需要的光学参数决定；

设γ0的值为γmin～γmax，一般取103到105之间的数，由此便可求得体积谱分布，表达式如(23)所示：