[發明專利]海洋激光測深方法及系統

在審

• 申請號: 202010645012.5
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111780726A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 胡思奇;劉會杰;朱野;趙靈峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01S17/10;G01S17/88;G01S7/48
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

1.一種海洋激光測深方法，其特征在于，包括：

對機載測深系統的激光信號傳輸特性進行分析，獲取激光信號傳輸特性的變化趨勢；

根據所述激光信號傳輸特性的變化趨勢，計算所述機載測深系統的參數，并根據所述機載測深系統的參數計算所述機載測試系統的最大深度探測指標；

根據不同深度的所述激光信號傳輸特性及所述最大深度探測指標，形成對應不同深度的匹配濾波器，并形成自適應匹配濾波算法；

通過仿真對比分析所述自適應匹配濾波算法與固定匹配濾波的測深精度指標，形成比對結果；

根據所述比對結果調整所述機載測深系統的參數。

2.如權利要求1所述的海洋激光測深方法，其特征在于，所述激光信號傳輸特性包括激光信號經過信道傳輸后的脈沖展寬、激光信號經過信道傳輸后的能量衰減、以及激光信號經過信道傳輸后的光斑擴展。

3.如權利要求2所述的海洋激光測深方法，其特征在于，所述信道為依次經過的大氣、海氣界面、海水、海氣界面及大氣。

4.如權利要求1所述的海洋激光測深方法，其特征在于，設計所述機載測深系統的參數包括：

設置白天最大深度測量指標為50米，使所述機載測深系統的參數符合國際海道測量規范IHO-44的要求；

設置回波信號信噪比大于3，使所述機載測深系統的參數滿足所述最大深度探測指標。

5.如權利要求1所述的海洋激光測深方法，其特征在于，對機載測深系統的激光信號傳輸特性進行分析，獲取激光信號傳輸特性的變化趨勢包括：

設置激光波長為532nm，激光峰值功率為10⁸W，光斑半徑為0.5cm，激光發散角為1mrad，初始脈沖寬度為2ns；

設置海底反射率為0.1，大氣光學厚度為0.08，海面風速為10m/s；

利用實測海水數據，對飛機高度500m，水下深度10m～70m的回波信號進行蒙特卡羅仿真，分析不同海水深度下的激光傳輸特性變化。

6.如權利要求1所述的海洋激光測深方法，其特征在于，根據所述激光信號傳輸特性的變化趨勢，計算所述機載測深系統的參數包括：

激光信號傳輸特性的變化趨勢包括：激光信號經過信道傳輸后的能量衰減隨海水深度的增加而呈指數倍衰減，激光信號經過信道傳輸后的光斑擴展隨海水深度的增加而呈線性擴展，獲得接收平面光斑仿真結果；

所述接收平面光斑仿真結果作為機載測深系統接收參數計算的輸入條件；

激光信號傳輸特性的變化趨勢還包括：激光信號經過信道傳輸后的脈沖展寬在不同深度下，回波信號脈沖展寬及失真隨海水深度的增長而增加，獲得不同深度回波信號脈沖展寬；

所述不同深度回波信號脈沖展寬作為自適應匹配濾波算法的輸入條件。

7.如權利要求6所述的海洋激光測深方法，其特征在于，根據所述機載測深系統的參數計算所述機載測試系統的最大深度探測指標包括：

所述最大深度探測指標由回波信號信噪比決定，回波信號信噪比為：

其中，Ps為通過蒙特卡羅仿真獲得的回波信號光功率，B＝50MHz為探測器電子學頻寬，id＝2nA為探測器暗電流，S(λ)＝0.4A/W為探測器的響應度；

k為波爾茲曼常量，T為探測器工作溫度，R為負載電阻，Pb為背景光噪聲功率。