本实验旨在通过仿真手段系统评估超导纳米线单光子探测器（SNSPD）与传统硅基探测器（PMT）在大气遥感中的探测性能差异，覆盖以下三个核心性能维度：
- 空间分辨能力
- 数据质量（信噪比、灵敏度）
- 时间分辨能力（暂定，待与师兄讨论） 4.暂定SNR>3时为有效信号
| 探测器类型 | 量子效率 QE | 暗计数率 (cps) | 死时间 (ns) | 距离门宽度 binWidth (m) |
|---|---|---|---|---|
| PMT | 0.3 | 1000 | 30 | 15 |
| SNSPD | 0.9 | 50 | 10 | 3 |
| 实验编号 | 名称 | 目的 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 实验1 | 标准大气探测距离极限 | 测试系统理论最远探测能力 | 静态场景 |
| 实验2 | 气溶胶层探测距离与云层探测距离 | 测试不同探测器性能差距 | 逐步增加云层高度，多次测试 |
| 实验3 | 多层云分层识别能力 | 测试探测器是否能识别多层云 | 强弱云层穿插 |
| 实验4 | 时间分辨能力测试 | 测试探测器时间分辨能力 | 重复实验一，评估不同探测器探测距离的变化 |
| 实验5 | 特殊场景测试 | 测试特定场景下（雾霾/沙尘）的探测效果 | 高污染环境 |
- 场景描述：0-50km
- 消光系数 α：采用美国标准大气模型 （代码已上传至项目库）
- 后向散射系数 β：采用美国标准大气模型
- 模拟图片：
- 评估指标：SNR ≥ 3 时的最大探测高度
子实验1：
- 场景一： 0–∞km：气溶胶层，α = 0.8 km⁻¹，β=0.016 km⁻¹sr⁻¹
- 场景二： 薄云层 α = 0.1 km⁻¹，β=0.005 k¹sr⁻¹ 设定云层一公里厚，从30km依次增加高度，步长5km，评估信噪比直到低于3 （垂直和水平两种模式） 并且设定低空一公里厚的气溶胶层 α = 0.3km⁻¹ ，β=0.3/50 km⁻¹sr⁻¹
- 评估指标：（场景一）不同探测器能穿透多远的气溶胶层 （场景二）能探测到多远的云层
子实验2： 使用真实的场景，云层也选择真实数据，气溶胶都选择真实数据
- 0–xxkm：气溶胶层：从CAMS数据计算得来
| 云层类型 | 高度范围 (km) | α (km⁻¹) | β (km⁻¹sr⁻¹) |
|---|---|---|---|
| 人为气溶胶 | 0-1.5km | 0.2 | 0.0026 |
| 沙尘 | 5.0-7.0km | 0.3 | 0.006 |
| 卷云 | 8.0–9.0km | 0.4 | 0.02 |
- 其余背景层 α = 0.005, β = 0.0001 (背景层设定，毛松博士论文并没有提到，数值设定为网络搜索得来，可能有误)
- 评估指标：
- 场景设想： 参考实验1，修改累计脉冲个数，依次改为60s，30s，15s ，10s， 5s ，3s， 1s
- 重复实验一，评估不同探测器探测距离的变化
- 场景设想： 通过cams的数据，构建雾霾和沙尘下的消光与后散廓线，使用超导和硅基进行测试
- 动态参数：
- 评估指标
实验输出内容：
- SNR(z) 曲线、雷达仿真信号回波强度曲线
- 最大探测高度（SNR ≥ 3）
- 对比分析表格（后续补充优化）：
| 实验 | 探测器 | 最远探测高度 | SNR@10km | 可分辨层数 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | PMT | 8.2 km （假定） | 1.9 （假定） | - |
| 1 | SNSPD | 11.1 km （假定） | 4.5 （假定） | - |