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专利号: 2024103319915
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.星载光子激光雷达的冰雪反射信号在轨辐射校正方法,其特征在于,包括星载光子计数激光雷达的反射噪声项建模,计算星载光子计数激光过境冰雪区域的理论噪声率,计算理论信号光子数,结合星载光子计数激光雷达的冰雪区域实测信号与实测噪声,计算辐射校正系数;

星载光子计数激光雷达的反射噪声项建模包括星载光子计数激光雷达的冰雪反射噪声项建模、星载光子计数激光雷达的大气瑞利散射噪声项建模和星载光子计数激光冰雪与大气多次反射引起的噪声项建模;

星载光子计数激光雷达的冰雪反射噪声项建模包括计算大气漫射透过率、雪地双向反射分布函数建模和计算星载激光雷达在冰雪表面反射太阳噪声率;

计算大气漫射透过率包括,在没有云和气溶胶覆盖的情况下,入射天底角为θ时漫射大气透过率 近似为:; ; ;

式中,τR为瑞利光学厚度,τO3为臭氧层光学厚度,P为地表大气压力,P0为标准大气压,τ0为标准大气压下在288.15K温度条件时的瑞利光学厚度,qO3为臭氧浓度,kO3为臭氧吸收系数;

雪地双向反射分布函数为ρ(θs,θv, )表示在太阳入射天底角为θs、激光雷达接收天顶角为θv、θs与θv之间相对方位角为 时的反射率:;

式中, 、 、 、 为中间参数,取0.02, 为将太阳直射光散射到接收系统的对应散射角度,a=1.247,b=1.186,c=5.157。

2.根据权利要求1所述的星载光子激光雷达的冰雪反射信号在轨辐射校正方法,其特征在于,计算星载激光雷达在冰雪表面反射太阳噪声率 :;

式中,η是激光雷达系统整体接收效率,h为普朗克常数,是激光频率,θr是接收光学系统的半视场角,Ar是望远镜有效面积,Δλ是光学滤光片有关带宽, 是太阳在大气层外的平均辐照度, 是 对应的 , 是 对应的 。

3.根据权利要求2所述的星载光子激光雷达的冰雪反射信号在轨辐射校正方法,其特征在于,星载光子计数激光雷达的大气瑞利散射噪声项 为:; ;

式中,Pr为瑞利散射相位函数。

4.根据权利要求3所述的星载光子激光雷达的冰雪反射信号在轨辐射校正方法,其特征在于,星载光子计数激光冰雪与大气多次反射引起的噪声项 为:;

式中,ρsurf是冰雪表面反射率近似值, 为大气反射率,在没有云层和气溶胶时为0.5×τR,在标准大气压下,fg‑air为fsurf的5%。

5.根据权利要求4所述的星载光子激光雷达的冰雪反射信号在轨辐射校正方法,其特征在于,星载光子计数激光过境冰雪区域的理论噪声率 为:;

式中, 是星载激光雷达探测器暗计数噪声。

6.根据权利要求5所述的星载光子激光雷达的冰雪反射信号在轨辐射校正方法,其特征在于,计算理论信号光子数 :; ;

式中,Et是单次激光脉冲发射能量,Rh是卫星飞行高度,Dc为探测器死区修正因子,T是大气直射单程透过率。

7.根据权利要求6所述的星载光子激光雷达的冰雪反射信号在轨辐射校正方法,其特征在于,结合星载光子计数激光雷达的冰雪区域实测信号与实测噪声,计算辐射校正系数为:; ;

式中,Fsignal为星载光子计数激光雷达在轨信号辐射校正系数,Fnoise为星载光子计数激光雷达噪声辐射校正系数,Nmea为星载光子计数激光雷达在飞越冰雪区域的实测平均单次脉冲信号光子数,fmea为星载光子计数激光雷达在飞越冰雪区域的实测噪声率。