【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋激光遥感，特别涉及一种无控海洋激光雷达系统常数标定方法。
技术介绍
1、当前海洋观测已经从走船、浮标迈入卫星遥感时代，卫星遥感以其全球范围、大尺度、连续、准实时、高效等观测特点，显著推动了20世纪后期海洋观测的重大进步，对全球气候变化、海洋初级生产力估算、海洋碳通量等研究发挥了重要作用。虽然卫星遥感数据约占整个海洋观测数据的一半，但总体上以二维平面观测为主，无法获取海洋垂向分布信息，对海洋剖面的数据贡献极小。海洋的一些基本要素和现象随着深度变化具有明显的层化分布，深刻影响着当前海洋水体光学参数、生化参数以及初级生产力等要素的估算。海洋激光遥感，基于蓝绿激光谱段良好的穿水特性，可以实现“大气-气海界面-水下”全路径垂向信息的获取。其作为一种极具应用潜力的剖面遥感手段，正日益受到国内外诸多机构和学者的关注。
2、与被动水色遥感不同，海洋激光在接收的回波信号中海水中衰减及后向散射作用可明显区分。但若要在机载或星载条件下实现不同剖面深度水体及其颗粒物的后向散射及吸收特性高精度测量，离不开海洋激光雷达系统常数的准确标定。该常数除与激光器发射组件、光学接收组件、光电探测组件及其耦合效率等载荷参数紧密联系外，还受测量当时的大气环境、海面波浪，水下传输、飞行条件等动态影响。现有标定手段包括基于实验室精密仪器的全口径全光路系统标定，虽然可以获取高精度的静态标定，难以克服外场动态环境、载荷漂移及时间老化带来的系统偏差，且条件严苛、辅助设备要求高；而基于小区域海洋定标场标定，除去高昂的定标长建设和仪器成本外，还需要卫星平
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种不依赖实验室或海洋定标场控制点的海洋激光雷达系统常数标定方法，可实时高效对星载或机载海洋激光雷达系统进行全球海域的准确标定。
2、本专利技术的技术方案是：一种基于星载被动遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，包括：
3、选择标定海区；将海洋激光雷达搭载在船或飞机或卫星平台上，对标定海区进行多次激光测量，并收集每次测量的海洋水体激光散射回波，得到该标定海区的若干个激光测量回波数据；
4、在获取的若干个激光测量回波数据中，截选一定深度范围内的数据结果；
5、构建海洋激光雷达系统常数解算方程lnsv(z)＝-2klz+lncβπ，其中，其中sv为激光回波信号经光电转换后的电压值，c为待求的激光雷达系统常数，βπ为截选深度范围内海水180°的体散射函数，kl为激光雷达衰减系数，z为海水深度；
6、在截选的深度范围内，对每个激光测量回波数据进行线性回归拟合，根据线性回归拟合结果可获得kl和lncβπ；
7、对若干个激光测量回波数据获得的kl与lncβπ求平均，得到截选深度范围的均值与
8、构建解算模型，将得到的多次激光测量获取的和星载被动遥感获取的水面上遥感反射率rrs，代入解算模型计算得出βπ；
9、将得到的与βπ带回海洋激光雷达系统常数解算方程，联合求解得到激光雷达系统常数c。
10、海洋激光雷达的发射波长范围为450nm到550nm。
11、所述星载被动遥感获取的水面上遥感反射率rrs，为水面上特征谱段λ0遥感反射率rrs(λ0)，且λ0与待标定的海洋激光雷达的发射波长，波长相差不超过10nm，即|λ0-λ激光|≤10nm，且选取的rrs(λ0)测量日期与待标定的海洋激光雷达的数据测量日期不超过1个月。
12、所述若干个激光测量回波数据不少于400个。
13、所述标定海域不大于10km×10km。
14、所述截选一定深度范围，具体为离海面2m深度以下，且该范围内激光回波数据的信噪比应大于1。
15、采用最小二乘法对对每个激光测量回波数据进行线性回归拟合。
16、所述解算模型
17、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
18、本专利技术在不依赖精密严苛实验室标定和成本高昂、流程复杂、区域有限的海洋定标场控制点标定的情况下，仅利用利用准确、易得的空间在轨的被动水色遥感数据，可在全球海域实现对海洋激光雷达系统常数标定，显著降低成本，提高作业效率；且不受海域限制等特点，既在观测的范围、连续性较现场测量标定得到显著提升，也较实验室标定补充了环境影响下的实时校正，为后续剖面后向散射系数、剖面叶绿素浓度、净初级生产力等海洋观测要素的高精度测量与反演，提供准确的数据保障。
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1.一种基于星载被动遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于星载被动光学遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，其特征在于：海洋激光雷达的发射波长范围为450nm到550nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于星载被动光学遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，其特征在于：所述星载被动遥感获取的水面上遥感反射率Rrs，为水面上特征谱段λ0遥感反射率Rrs(λ0)，且λ0与待标定的海洋激光雷达的发射波长，波长相差不超过10nm，即|λ0-λ激光|≤10nm，且选取的Rrs(λ0)测量日期与待标定的海洋激光雷达的数据测量日期不超过1个月。
4.根据权利要求1所述的一种基于星载被动光学遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，其特征在于：所述若干个激光测量回波数据不少于400个。
5.根据权利要求1所述的一种基于星载被动光学遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，其特征在于：所述标定海域不大于10km×10km。
6.根据权利要求1所述的一种基于星载被动光学遥感的无控海洋激光雷
7.根据权利要求1所述的一种基于星载被动光学遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，其特征在于：采用最小二乘法对对每个激光测量回波数据进行线性回归拟合。
8.根据权利要求3所述的一种基于星载被动光学遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，其特征在于：所述解算模型
...【技术特征摘要】
1.一种基于星载被动遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于星载被动光学遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，其特征在于：海洋激光雷达的发射波长范围为450nm到550nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于星载被动光学遥感的无控海洋激光雷达系统常数标定方法，其特征在于：所述星载被动遥感获取的水面上遥感反射率rrs，为水面上特征谱段λ0遥感反射率rrs(λ0)，且λ0与待标定的海洋激光雷达的发射波长，波长相差不超过10nm，即|λ0-λ激光|≤10nm，且选取的rrs(λ0)测量日期与待标定的海洋激光雷达的数据测量日期不超过1个月。
4.根据权利要求1所述的一种基于星载被动光学遥感的无控海洋激光雷达系统常...
【专利技术属性】
技术研发人员：张景豪，杨颂，苏云，郑永超，李同，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：
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