星载海洋激光雷达多次散射信号模拟与探测机理研究

发布时间：2024-05-18 04:54

　　海洋次表层是浮游生物分布和海气能量交换的主要区域,对海洋生态系统、海洋物质循环以及全球气候变化有着非常重要的作用。海洋次表层的光学特性与浮游生物、营养盐和颗粒物等水体成分有着密切关系。对海洋次表层的光学特性进行高精度探测对研究海洋生命系统、理解海洋在气候变化中作用尤其重要。星载激光雷达具有垂直结构探测能力和不受太阳光限制、能实现长期观测等优点,相比于原位和水色遥感手段具有不可替代的优势,成为目前最有前途的海洋主动遥感工具。目前,各国的星载激光雷达系统仍处于研发阶段,在前期进行正演模型和探测机理研究对设计性能良好的星载激光雷达硬件系统、充分发挥星载激光雷达的遥感能力具有重要意义。本文从星载海洋激光雷达辐射传输正演模型出发,对海洋激光雷达的探测机理、反演算法和硬件参数等进行了探索。主要研究内容如下:利用蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)方法建立了星载海洋激光雷达回波信号数值仿真模型。为了对星载海洋激光雷达回波信号有直观的认识本文建立了半解析MC雷达回波信号仿真模型,能够实现对垂直分层的海水进行高效仿真;并通过随机现象学方法对模型的有效性进行了验证。为进一步探究激光雷达的探测机理提供了...

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１?ＮＡＳＡ?ＡＯＬ系统（ａ）原理图及（ｂ）仪器图??

［４］。例如，１９９３年，ＹｏｄｅＰ６］等人将拉曼校正测量方法用于研究叶绿素在大西??洋的空间分布，并得出叶绿素在空间分布上变化很大的结论，在利用船载测量叶绿素时需??要考虑这种空间分布。１９９４年，１４＆１＾１１［１７］等人利用ＡＯＬ在铁富集实验中收集的数据来验??证铁对赤道附....

图１－２?ＮＯＡＡ机载探鱼雷达ＦＬＯＥ（ａ）系统原理框图＿和〇））探测浮游植物散射层的典型应用［２５］??２０世纪末２１世纪初，美国海军航空系统司令部（ＮＡＶＡＩＲ）研发了专门提取海水光??

ｒｎｓｉｄｅ通过迭代方法扩展了该生物光学模型，使??之可以反演叶绿素浓度［３２］。之后，这种方法也被用来研究北极地区的浮游动物层和初级生??产力的垂直分布［２７］。??Ｉ?ｔｏ?Ｃｏｍｐｕｔｅｒ??（ａ）?ｐ］?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ?（ｂ）?＾?＾??ｆ?Ｉ?Ｓｎｓ?１—??Ｈｈ?Ａ....

图１－３浙江大学船载激光雷达系统（ａ）原理框图和（ｂ）海试实物图［５８］??

反演两个未知数的困难［５３］。２０１９年，浙江大学、自然资源部第二海洋研究所共同研制的??５３２ｎｍ弹性散射激光雷达（如图ｌ－３（ａ）所示）在江山峡口水库进行实验，探测了水体的漫??射衰减系数和退偏比［５７］。２０１９年，浙江大学利用研制的船载海洋激光雷达在中国黄海开??展实验（....

图１－４上光所Ｍａｐｐｅｒ５０００（ａ）系统光路示意图和（ｂ）浮游植物层探测应用［５５］??

Ｍ－??Ｉ系统在激光脉冲重复频率、波形采集速率、定位精度和水深测量动态范围等技术指标上??的不足。整体性能指标有了较大的提升，尤其是浅水测量能力、测点密度和位置精度，为??今后的产品化奠定了较好的技术基础［５９］。为了实现海陆一体化测绘的机载激光雷达产品和??应用开发，并最终实现....

本文编号：3976482