[发明专利]一种基于模型拟合的波形检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于模型拟合的波形检测方法，其特征在于：方法包括步骤：

A、采集测深LiDAR有效波形数据，从机载激光雷达测深数据中读取全波形数据，去除由于系统误差和噪声造成的无效点，根据激光测深点的位置和深度信息，去除陆地激光点，选取有效的水上激光点；

B、提取每个水上激光点的发射信号波形和回波信号波形，测深LiDAR回波信号强度通过以下方程求解：

其中，P_b表示测深LiDAR接收器获取的底部回波强度，P_w表示水体后向散射回波强度，P_T表示激光发射强度，ρ表示底质反射率，η表示系统的综合衰减系数，F_p表示视场角系数，n_w表示水体折射率，A_r表示测深LiDAR激光接受器的孔径面积,θ表示天顶角，M(θ_i)表示热点效应,N(θ_i)表示脉冲拉伸效应H表示飞机的飞行高度,D表示水深,τ表示大气的光学厚度,β表示体散射系数；测深LiDAR回波信号由三部分组成：水面回波，水底回波，水体后向散射回波；

C、运用高斯分解算法从测深LiDAR回波波形中提取出水面和水底回波波形，高斯函数f_s(t)可以表示为：

其中W_R(t)表示接受的回波信号强度，α_i表示第i个高斯函数的信号强度，μ_i表示回波的位置，δ_i表示波形宽度(标准差)，N表示用于拟合的高斯函数的数目，通过求解函数f_s(t)的最小值，将N取2，即可得到水面回波和水底回波波形；

D、构造新的水体后向散射波形函数模型，拟合出激光强度呈指数衰减的水体后向散射波形，其拟合函数fv(t)为：

根据水体特点，将水体后向散射波形模型分解为五段，其中a，b，c和d分别为水体后向散射波形点X₁，X₂，X₃和X₄的横坐标(时间time，缩写为t，单位ns)；k、m、d为点X₂，X₃和X₄在波形曲线上对应的纵坐标；

上式中，当t≤a时，f_v(t)为0；当1＜t≤b或c＜t≤d时,f_v(t)为线段，其函数可由X₁，X₂，X₃和X₄坐标求得；当b＜t≤c,f_v(t)为一条呈指数衰减的曲线，根据X₂，X₃坐标，运用待定系数法，可以得到水体后向散射波形函数模型；

E、运用本方法构造的水体后向散射波形，结合水面回波波形和水底回波波形，计算激光回波位置和回波强度。

2.一种基于模型拟合的波形检测系统，其特征在于：包括处理器，所述处理器用于执行实现权利要求1波形检测方法的指令。