[发明专利]条纹管激光成像雷达海面回波畸变测量浅层海水衰减系数的遥感方法

摘要

条纹管激光成像雷达海面回波畸变测量浅层海水衰减系数的遥感方法，本发明涉及测量浅层海水衰减系数的遥感方法。本发明是要解决现有方法探测效率较低并且不能做到实时探测的问题。一、激光器产生光源，通过条纹管激光成像雷达的发射光学系统发射光功率的时域信号到海面；二、光反射回波由接收光学系统接收，通过窄带滤光片滤去杂光，使反射光照射到条纹管探测器上，条纹管探测器记录经过海平面畸变后的回波光，并通过条纹管激光器的A/D采集以及DSP处理，得到海平面回波的光功率信号；三、利用海平面回波的光功率信号计算出浅层海水的衰减系数。本发明应用于海洋探测领域。

主权项

条纹管激光成像雷达海面回波畸变测量浅层海水衰减系数的遥感方法，其特征在于它按以下步骤实现：一、激光器产生光源，通过条纹管激光成像雷达的发射光学系统发射光功率的时域信号到海面；激光器产生的光功率的时域信号为：P0(t)=A0exp(t2σ2)---(1)]]>其中，A0为激光器固有光功率振幅；σ为激光脉宽的一半，t为信号的时域时间；二、光反射回波由接收光学系统接收，通过窄带滤光片滤去杂光，使反射光照射到条纹管探测器上，条纹管探测器记录经过海平面畸变后的回波光，并通过条纹管激光器的A/D采集以及DSP处理，得到海平面回波的光功率信号；(一)条纹管探测器探测单元记录海表面散射光功率信号；Pr(t)=A1exp((t-2t0)2σ2)exp(-k1·2Ct0)=A1exp((t-2H0C)2σ2)exp(-k1·2H0)---(2)]]>A1=P0aπr2(Ct0)2T12---(3)]]>其中，A1为条纹管探测器单元接收到的海表面散射光振幅，t为信号的时域时间，t0为光从激光器到海面所经历的时间，k1为大气衰减系数，C为光速，H0为装置距海面高度，σ为激光脉宽一半，a为散射光功率空间分布函数；T1为光学系统单程透过率，A0为激光器固有光功率振幅，r为条纹管探测器接收光学系统半径；(二)条纹管探测器探测单元记录穿透海平面的散射光信号即水下后向散射光功率信号；首先假定在水下某一点S处，激光产生后向散射，其后向散射被条纹管探测器单元接收到的光功率信号为：Pb(t,L)=A2exp(-(t-2t0-2t2)2σ2)exp(-2k1C(t-2t0))exp(-2k2CWt2)=·A2exp(-(t-2t0-2t2)2σ2)exp(-2k1H0)exp(-2k2L)=A2exp(-(t-2H0C-2nLC)2σ2)exp(-2k1H0)exp(-2k2L)---(4)]]>其中，L为水面到S点距离；A2为接收到后向散射光功率的振幅；n为折射率；k2为浅层海水衰减系数；t2为激光从海面到S点所经历的时间，CW为激光在水中速度；其振幅A2表示为：A2=P0T12T2T3T4bπr2(H0+nL)2---(5)]]>其中，T2为激光从空气进入海水的透过率；T3为光线沿折射光线传播的比率；T4为激光从海水到空气的透过率；b为海水体后向散射系数，P0激光器峰值功率；计算激光从进入海水一直传播到S点处产生的总的后向散射光功率回波信号为：Pb(t)=∫0+∞Pb(t,L)dL=∫0+∞P0T12T2T3T4bπr2(H0+nL)2·exp(-(t-2H0C-2nLC)2σ2)exp(-2k1H0)exp(-2k2L)dL---(6)]]>(三)条纹管探测器记录海平面回波的光功率信号即经过海平面畸变后的回波信号总功率为：Pt(t)=P0aπr2H02T12exp(-(t-2H0C)2σ2)exp(-2k1H0)+∫0+∞P0T12T2T3T4bπr2(H0+nL)2·exp(-(t-2H0C-2nLC)2σ2)exp(-2k1H0)exp(-2k2L)dL---(7);]]>三、利用海平面回波的光功率信号计算出浅层海水的衰减系数。