基于地形特征的星载激光雷达回波仿真技术研究

发布时间：2017-04-16 09:09

  本文关键词：基于地形特征的星载激光雷达回波仿真技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：激光雷达测量技术作为高精度测量手段,不仅凭借光波处于光频段且具备极强的抗干扰能力广泛应用于各种高精度地控制和现场测量,而且还具有雷达的远距离探测能力,在空间星体地形测量和国家地理信息测图中有着广泛的应用。星载激光雷达作为一种以卫星为载体的测量系统,由于轨道位置高,视野广泛,能够全面覆盖测量星体的各个位置的地形。它采用脉冲式的激光发射系统,通过发射激光脉冲,分析回波脉冲波形,提取波形参数,可以有效地反演出目标地形的三维信息。本文以此为背景,基于陆地地形特征变化,总结出了一套完备的地形回波算法理论。论文先从研究背景及现状对星载激光雷达技术进行了初步的介绍;接着,在建立地形回波仿真算法前,以GLAS系统为例系统地介绍了星载激光雷达测距系统的组成结构和工作原理。然后,分别从常见地形、正负向地貌、一般地表模型三个方向进行数学建模和回波计算。最后,结合实验结果,基于地形特点,总结出了地形参数与回波波形的关系。论文在理论算法和误差分析方面,首次总结了“正负向”地貌的回波波形特点,并重点对一般地形表面的回波理论进行建模和仿真;在数据处理和算法验证方面,针对一般地形,主要是以机载雷达获得的实际地形数据为参考,并将仿真的结果与高精度GLAS系统解析后的波形数据进行对比验证。文章的结论为后续继续深入开展激光大光斑内精细地形信息分析、激光测高数据与光学影像复合处理提供了理论基础,为我国新一代民用测绘卫星提供技术参考。
【关键词】：激光雷达 星体测量 正负向地貌 影像复合
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958.98
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 研究与发展现状12-19
• 1.2.1 国外研究发展现状12-19
• 1.2.2 国内研究发展现状19
• 1.3 本文主要研究工作和章节安排19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第2章 星载激光雷达测距系统21-35
• 2.1 星载激光测高系统的组成21-27
• 2.1.1 发射系统22-23
• 2.1.2 接收系统23
• 2.1.3 信号处理系统23-25
• 2.1.4 姿态及位置控制系统25-27
• 2.2 基本工作原理和回波方程推导27-31
• 2.2.1 基本工作原理27-28
• 2.2.2 测高系统的回波方程推导28-31
• 2.3 GLAS数据处理和对系统的主要误差影响31-34
• 2.3.1 GLAS数据处理介绍31-32
• 2.3.2 系统的主要误差影响32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 陆地模型的激光回波仿真算法与参数反演35-46
• 3.1 陆地地表的激光回波仿真算法35-44
• 3.1.1 测高系统的发射模型35-36
• 3.1.2 目标地表的特征模型36-43
• 3.1.3 接收信号模型43-44
• 3.2 波形的参数反演理论44-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第4章 实验与分析46-61
• 4.1 常见三种地形的回波波形实验仿真46-51
• 4.2 正向地貌和负向地貌的回波波形实验仿真51-53
• 4.3 真实地形的回波波形实验仿真与结果分析53-58
• 4.4 地形特征对回波波形的影响分析58-60
• 4.4.1 目标表面的高度分布突变对回波的影响58-59
• 4.4.2 目标地表倾斜角对回波的影响59
• 4.4.3 目标地表反射率对回波的影响59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 总结与展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 吴华意;宋爱红;李新科;;机载激光雷达系统的应用与数据后处理技术[J];测绘与空间地理信息;2006年03期

2 王广昌，张曙;星载激光雷达发展概况[J];光电子技术与信息;1996年05期

3 李松;星载激光测高仪发展现状综述[J];光学与光电技术;2004年06期

4 刘刚;史伟哲;尤睿;;美国云和气溶胶星载激光雷达综述[J];航天器工程;2008年01期

5 杨帆;温家洪;;ICESat与ICESat-2应用进展与展望[J];极地研究;2011年02期

6 尹青;何金海;张华;;激光雷达在气象和大气环境监测中的应用[J];气象与环境学报;2009年05期

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本文编号：310475