[发明专利]一种拟合反演海平面水平大气消光系数的方法

权利要求书

1.一种拟合反演海平面水平大气消光系数的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1：采集获得海平面水平大气的回波信号原始数据；

S2：对整段的回波信号原始数据做归一化处理，重构回波信号电压与距离关系曲线，获得回波信号数据；

S3：采用小波算法对回波信号数据进行去噪处理；

S4：采用斜率法求取经去噪处理后的回波信号数据的消光系数，称之为斜率法消光系数；

S5：将经去噪处理后整段回波信号数据依照其对应的探测距离从近至远顺序进行均匀分段，以斜率法消光系数为最后一个数据段的边界消光系数值，并由后及前地使用Fernald方法迭代反演出所有数据段的消光系数值，称之为Fernald法消光系数；

S6：比较步骤S3的斜率法消光系数和步骤S4的Fernald法消光系数，以判断海平面水平大气消光系数的均匀性，

若判定海平面水平大气的消光系数是均匀的，则选择步骤S5中任意一个均分数据段为最佳边界值拟合区域，直接进入步骤S9；

若判定该处海平面水平大气的消光系数是不均匀的，进入步骤S7；

S7：对经去噪处理后整段回波信号数据重新进行分段，对每个数据分段进行拟合优度；

S8：计算获得每个数据分段的拟合优度后，将拟合优度相互比较，以获得最大拟合优度值，最大拟合优度值对应的数据分段的均匀性最高，选择该数据分段为最佳边界值拟合区域；

S9：在最佳边界值拟合区域中采用双组分拟合法拟合出消光系数的边界值；

S10：将消光系数的边界值作为反演的边界值，采用Fernald法迭代反演出所有每个数据分段的消光系数值，将每个数据分段的消光系数值与距离联系起来形成消光系数廓线。

2.如权利要求1所述的一种拟合反演海平面水平大气消光系数的方法，其特征在于，步骤S6中，比较步骤S3的斜率法消光系数和步骤S4的Fernald法消光系数，以判断海平面水平大气消光系数的均匀性具体包括如下步骤，

S61：将探测距离与步骤S3获得斜率法消光系数、将探测距离与步骤S4获得的Fernald法消光系数分别代入激光雷达方程，反推出斜率法消光系数下回波信号功率P_TC和Fernald法消光系数下的回波信号功率P_f，

S62：将斜率法消光系数下回波信号功率P_TC和Fernald法消光系数下的回波信号功率代入下列公式，计算出残差平方和RSS，

RSS＝∑(P_f-P_TC)²

其中，各个参数的含义为：P_TC为斜率法消光系数下回波信号功率，P_f为Fernald法消光系数下的回波信号功率P_f，

S63：依据下述公式计算海平面水平大气的回波信号原始数据中包含的的最大噪声P_3σ(r)：

P_3σ(r)＝P_o(r)+3σ·ε

其中，各个参数的含义为，P_o(r)是理想无噪声的回波信号功率，σ是所含噪声的标准偏差，ε是一列期望为0、标准差为1的高斯分布随机序列，

S64：依据下述公式计算残差平方和的阈值RSS_thr：

RSS_thr＝∑(P_3σ(r)-P_o(r))²

其中，各个参数的含义为，P_o(r)是理想无噪声的回波信号功率，P_3σ(r)为海平面水平大气的回波信号原始数据中包含的的最大噪声，

S65：将子步骤S62计算的残差平方和与子步骤S64计算的残差平方和阈值作比较，

若残差平方和小于残差平方和阈值，则判定海平面水平大气的消光系数是均匀，

若残差平方和小于残差平方和阈值，则判定海平面水平大气的消光系数是不均匀。

3.如权利要求2所述的一种拟合反演海平面水平大气消光系数的方法，其特征在于，步骤S5中，将经去噪处理后整段回波信号数据中总共两万个数据点依照其对应的探测距离从近至远顺序进行均匀分段，总共分为两千个数据段。