激光雷達在不同水深環(huán)境下,單通道的波形數(shù)據(jù)波形差異性較大,難以準確檢測真實的水面和水底回波信號。利用雙頻激光雷達1 064 nm近紅外通道(CH1)以及532 nm不同接收視場的淺水通道(CH2)和深水通道(CH3),對不同水深的波形數(shù)據(jù)進行擬合分解,實現(xiàn)了多通道聯(lián)合探測水面和水底回波信號。與單通道波形分解方法相比,實驗結果表明,本文方法在波形有效檢測率平均提高了約15%,測深精度平均提高了約11%。

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【部分圖文】：

圖1 機載激光雷達水深探測示意圖

機載激光雷達測深波形是反映回波能量隨時間變化的一維信號,記錄激光脈沖沿其幾何路徑與水面、水體、水底產(chǎn)生的波形形狀。在激光回波波形中對水面和水底回波的波峰位置檢測,確定時間差來計算瞬時水深,見圖1。根據(jù)各個通道波形數(shù)據(jù)的特點:1064nm近紅外通道(CH1)對水體穿透性較差,可....

圖2 激光測深點云(綠色點)和單波束

精度驗證的設備采用華測D530單波束測深儀,工作頻率為20kHz(低頻)和100kHz(高頻),最大采樣頻率為30Hz,測深精度±1cm+0.1%·h(h為水深值)。將激光實測水深和單波束實測水深通過查詢潮汐表改正水深值,再解算成測深點云,以便開展精度驗證,地理位置見圖2....

圖3 不同水深波形有效長度估計示意圖

隨著水深越深,波形的有效信號長度Δt也隨之增加,見圖3。經(jīng)過對多條采樣波形的統(tǒng)計,得到區(qū)分淺水單波峰波形與深水雙波峰波形有效長度的閾值Δt=35ns(水深約5m),將回波波形劃分為淺水(0～5m)和深水(>5m)兩大類。如圖4所示,水面回波位置均由CH1的波峰時刻確定。在....

圖4 各通道回波波形處理示意圖

如圖4所示,水面回波位置均由CH1的波峰時刻確定。在水底回波位置探測中,淺水區(qū)域綠光波段的回波波形經(jīng)過RLD算法后,可以從單波峰的波形中分解出水面和水底兩個回波,將CH2的末次回波作為淺水區(qū)域的水底回波(圖4(b));由于深水區(qū)域CH2的水底回波信號較弱,可先探測CH3的末次回波....

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