[发明专利]一种多通道激光雷达极浅水测深数据处理方法

说明书

本发明公开了一种多通道激光雷达极浅水测深数据处理方法，属于激光雷达水下测绘领域，包括：获取多通道激光雷达的浅水通道无回波波形数据的均值和方差，分别作为均值参考值和方差参考值；将浅水通道的回波波形数据减去均值参考值后，提取出持续Tns(T0)大于方差参考值的数据作为有效回波数据；对有效回波数据进行高斯拟合，得到第一拟合曲线，以根据第一拟合曲线确定海底回波相对时间T₁；对有效回波数据与第一拟合曲线的差值进行高斯拟合，得到第二拟合曲线，以根据第二拟合曲线确定海表回波相对时间T₂；按照H＝v*(T₂‑T₁)计算极浅水域的水深H。本发明能够利用多通道激光雷达测深数据准确计算极浅水域的实际水深，并效减少提高计算速度。

技术领域

本发明属于激光雷达水下测绘领域，更具体地，涉及一种多通道激光雷达极浅水测深数据处理方法。

背景技术

激光雷达具有能量强、方向性好、波长短以及分辨率高的特点，在海洋地形测绘应用领域，特别是近海岸带和海岛礁附近的浅水区域测深中发挥了重要作用。

由于海水对激光能量的衰减很强，激光雷达接收的水下回波信号的动态范围非常大，在实现对深水微弱信号检测的同时，其海表以及浅水回波信号非常容易造成探测器的饱和。为此实际激光雷达测深系统中为了扩大探测动态范围，测深回波采用浅水视场和深水视场两个通道进行分视场同时探测。多通道测距激光雷达在测量实际水深在极浅水域时，由于距离近、能量强，深水视场即深水通道会直接饱和，不具备实际意义；而浅水视场即浅水通道由于海表与海底距离较近，导致海底和海表回波会发生混叠，不能直接分离得到海表与海底位置来计算深度。

为了利用多通道激光雷达测深数据计算极浅水域的深度，上海精密光学研究所提出了RLD去卷积(查德森－露西去卷积)回波分离方法，该方法可在时间域内得到一个逼近极大似然解的结果，派生于贝叶斯定理。运用RLD时，对1×N的一维信号进行n次迭代，获得去卷积结果。该方法能够计算极浅水域的实际水深，但是，在迭代过程中耗时较长，无法适用于具有较高实时性要求的应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种多通道激光雷达极浅水测深数据处理方法，其目的在于，利用多通道激光雷达的测深数据计算极浅水域的实际水深，同时有效提高计算速度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多通道激光雷达极浅水域测深数据处理方法，用于计算极浅水域的水深；方法包括：

获取多通道激光雷达的浅水通道无回波波形数据的均值和方差，分别作为均值参考值和方差参考值；

将浅水通道的回波波形数据减去均值参考值后，提取出持续Tns大于方差参考值的数据作为有效回波数据；T0；

对有效回波数据进行高斯拟合，得到第一拟合曲线，以根据第一拟合曲线确定海底回波相对时间T₁；

对有效回波数据与第一拟合曲线的差值进行高斯拟合，得到第二拟合曲线，以根据第二拟合曲线确定海表回波相对时间T₂；

按照H＝v*(T₂-T₁)计算极浅水域的水深；

其中，v为激光在水中的传播速度，H为极浅水域的水深；第一拟合曲线和第二拟合曲线反映了激光反射信号强度随相对位置变化的关系。