[发明专利]船载多视场激光雷达探测多个水体光学特征参数的方法

权利要求书

1.船载多视场激光雷达探测多个水体光学特征参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：利用船载激光雷达窄视场的探测回波反演激光雷达衰减系数，以估计水体的多次散射特征参数m的估计值；

步骤2：利用多次散射特征参数m的估计值，基于多次前向-单次后向散射雷达模型，建立不同视场接收时激光雷达回波比值的方程组，以计算水体前向散射系数b_f；

步骤3：基于Walker-Mclean模型，获得不同视场的激光雷达回波比，并采用最小二乘法模型计算水体的吸收系数a和多次散射项g(z,τ)；

步骤4：在Walker-Mclean模型中，进行极限深度假设，反演不同水层的向下漫射衰减系数K_d。

2.按照权利要求1所述的船载多视场激光雷达探测多个水体光学特征参数的方法，其特征在于，所述步骤1中的多次散射特征参数m的估计值取6～8之间的整数值。

3.按照权利要求2所述的船载多视场激光雷达探测多个水体光学特征参数的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.1：将多次散射特征参数m的估计值代入多次前向-单次后向散射雷达模型，得到多次散射项：

F(z)=mψexp(-2bfz)∫0∞(x+1+x2)2bfzx×exp[-x2m24(rlas2+Rrcvr2z2+Θ2)]J1(mxψ)dx;]]>

其中，m为多次散射特征参数，2θ_rcvr为接收视场角，n水体折射率，H为激光雷达距离水面的高度，b_f为水体前向散射系数，z为探测水深，2θ_las为激光光束发散角，x为光子散射后位置向量的空间频率，J₁为1阶贝塞尔函数，r_las和R_rcvr分别为探测激光束和望远镜接收通光面的半径；

步骤2.2：基于多次前向-单次后向散射雷达模型，计算船载激光雷达的回波强度：

Pwater(z)=QArcvrT2(vτd/n)2(nH+z)2β(π)exp[-2(a+bb)z]F(z);]]>

其中，Q为激光能量，A_rcvr为接收视场入瞳面积，T²为激光波长在大气中和气海界面的双程衰减，v为光速，τ_d为脉冲宽度，n为水体折射率，z为探测深度，H为激光雷达与水面间距离，β(π)为水体后向180°散射系数；a为水体吸收系数，b_b为后向散射系数；F(z)为多次散射项；

步骤2.3：利用相同视场入瞳面积、不同的有效接收视场i，计算船载激光雷达的回波强度：

P_i(z)＝P_water(ψ_i,z)＝M(z)F(ψ_i,z)，

获得回波比值方程组：

P1(z)/P2(z)=F(ψ1,z)/F(ψ2,z)P3(z)/P2(z)=F(ψ3,z)/F(ψ2,z)]]>

其中，对于同一水体，该项与视场无关；

求解回波比值方程组，计算积分项中的未知数：水体前向散射系数b_f和多次散射特征参数m的准确值。