[发明专利]一种卫星激光测高仪回波波形模拟仿真方法及设备

权利要求书

1.一种卫星激光测高仪回波波形模拟仿真方法，其特征在于，包括：

获取实际发射波形参数和激光光斑影像强度数据；

利用所述激光光斑影像强度数据和卫星轨道姿态信息，得到激光地面足印中心的地理坐标及形状信息；

根据所述激光地面足印中心的地理坐标及形状信息、机载激光雷达数据，提取激光光斑范围内的激光雷达点云数据坐标及强度信息；

利用所述激光雷达点云数据坐标及强度信息分别得到不规则三角网模型和激光所在谱段的地表反射率，结合激光雷达方程，得到地表回波响应模型；

利用所述地表回波响应模型与所述实际发射波形参数得到卫星激光测高仪的回波波形数据。

2.根据权利要求1所述的卫星激光测高仪回波波形模拟仿真方法，其特征在于，所述利用所述激光光斑影像强度数据和卫星轨道姿态信息，得到激光地面足印中心的地理坐标及形状信息的步骤，包括：

利用所述激光光斑影像强度数据，计算激光光斑的质心；

利用激光脉冲能量分布特点和激光光斑的区域，计算描述激光光斑形状的椭圆形态参数；

根据所述激光光斑的质心、所述椭圆形态参数及卫星轨道姿态信息，得到激光地面足印中心的地理坐标及形状信息。

3.根据权利要求2所述的卫星激光测高仪回波波形模拟仿真方法，其特征在于，在所述利用所述激光光斑影像强度数据和卫星轨道姿态信息，得到激光地面足印中心的地理坐标及形状信息的步骤之后，还包括：

计算由于大气折射造成的激光地面足印中心的偏移量；

根据所述偏移量，校正所述激光地面足印中心的地理坐标。

4.根据权利要求2所述的卫星激光测高仪回波波形模拟仿真方法，其特征在于，所述利用激光脉冲能量分布特点和激光光斑的区域，计算描述激光光斑形状的椭圆形态参数的步骤，包括：

利用激光脉冲能量分布特点，根据预定阈值将所述激光光斑二值化；

遍历二值化后的所述激光光斑的区域边界；

根据所述区域边界的坐标，采用最小二乘法拟合椭圆方程，计算得到描述激光光斑形状的椭圆形态参数。

5.根据权利要求1所述的卫星激光测高仪回波波形模拟仿真方法，其特征在于，所述利用所述激光雷达点云数据坐标及强度信息分别得到不规则三角网模型和激光所在谱段的地表反射率，结合激光雷达方程，得到地表回波响应模型的步骤，包括：

利用所述激光雷达点云数据坐标及强度信息分别得到不规则三角网模型和激光所在谱段的地表反射率；

利用激光雷达方程，计算所述不规则三角网模型的每个三角面元的回波光子数；

按预设高程间隔将地形均匀分层，根据每一层的面元数量和所述每个三角面元的回波光子数，得到每层所述地形的能量响应值；

将每层所述地形的能量响应值按时间序列排列，得到地表回波响应模型。

6.根据权利要求5所述的卫星激光测高仪回波波形模拟仿真方法，其特征在于，采用以下公式计算所述不规则三角网模型的每个三角面元的回波光子数：

其中，N_i为所述每个三角面元的回波光子数；E_i为激光脉冲能量，从激光光斑影像中获取；h为普朗克常量；ν为激光频率；A_r为望远镜接收孔径面积；R_i为激光传播距离；τ_sys为光学系统透过率；τ_q为探测器量子效率；τ_atm为单程大气衰减系数；ρ_i为三角面元的地表反射率；θ_i为地表反射面法向量与望远镜视场方向的夹角。