双频激光雷达多通道波形数据联合测深方法

发布时间：2025-01-18 10:32

　　 激光雷达在不同水深环境下,单通道的波形数据波形差异性较大,难以准确检测真实的水面和水底回波信号。利用双频激光雷达1 064 nm近红外通道(CH1)以及532 nm不同接收视场的浅水通道(CH2)和深水通道(CH3),对不同水深的波形数据进行拟合分解,实现了多通道联合探测水面和水底回波信号。与单通道波形分解方法相比,实验结果表明,本文方法在波形有效检测率平均提高了约15%,测深精度平均提高了约11%。

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【部分图文】：

图1 机载激光雷达水深探测示意图

机载激光雷达测深波形是反映回波能量随时间变化的一维信号,记录激光脉冲沿其几何路径与水面、水体、水底产生的波形形状。在激光回波波形中对水面和水底回波的波峰位置检测,确定时间差来计算瞬时水深,见图1。根据各个通道波形数据的特点:1064nm近红外通道(CH1)对水体穿透性较差,可....

图2 激光测深点云(绿色点)和单波束

精度验证的设备采用华测D530单波束测深仪,工作频率为20kHz(低频)和100kHz(高频),最大采样频率为30Hz,测深精度±1cm+0.1%·h(h为水深值)。将激光实测水深和单波束实测水深通过查询潮汐表改正水深值,再解算成测深点云,以便开展精度验证,地理位置见图2....

图3 不同水深波形有效长度估计示意图

随着水深越深,波形的有效信号长度Δt也随之增加,见图3。经过对多条采样波形的统计,得到区分浅水单波峰波形与深水双波峰波形有效长度的阈值Δt=35ns(水深约5m),将回波波形划分为浅水(0～5m)和深水(>5m)两大类。如图4所示,水面回波位置均由CH1的波峰时刻确定。在....

图4 各通道回波波形处理示意图

如图4所示,水面回波位置均由CH1的波峰时刻确定。在水底回波位置探测中,浅水区域绿光波段的回波波形经过RLD算法后,可以从单波峰的波形中分解出水面和水底两个回波,将CH2的末次回波作为浅水区域的水底回波(图4(b));由于深水区域CH2的水底回波信号较弱,可先探测CH3的末次回波....

本文编号：4028498