[发明专利]一种激光测高仪云散射误差修正方法及装置

说明书

本发明提供了一种激光测高仪云散射误差修正方法及装置，其中，该方法包括：获取测高激光的回波波形数据，回波波形数据包括不同海拔的回波功率；根据回波波形数据计算原始测高数据；根据回波功率计算不同海拔处的后向散射系数和消光系数；根据后向散射系数计算云顶高度、云底高度；根据后向散射系数及消光系数计算衰减系数；根据云顶高度、云底高度、衰减系数计算云光学厚度；根据云光学厚度和大气散射引起的测高偏差模型计算测高偏差修正值；根据原始测高数据和测高偏差修正值计算修正测高数据。通过该方法不仅可以快速计算出测高偏差修正值，并且计算出的测高偏差修正值比较精确。

技术领域

本发明涉及卫星激光测高技术领域，具体涉及一种激光测高仪云散射误差修正方法及装置。

背景技术

卫星激光测高是一种能够高频率、大范围地获取亚米级甚至厘米级高程信息的技术，已经成为对地观测的重要手段之一。但是当大气中存在云时，激光脉冲受到云多次散射、吸收的影响而被拉伸，导致脉冲质心在被接收时接收时间会产生偏差测量、延迟，因此通过卫星激光测高时，为了保证获取数据的高程精度，云是一个不可忽略的因素。且研究人员发现，云对卫星激光测高的影响，主要来自于多次散射效应，基于此发现，研究人员基于半解析蒙特卡洛法模拟了特定条件下云多次散射对激光测高数据精度的影响，结果表明测高偏差与云层高度、云有效粒子半径、云光学厚度、浓度等多种因素有关，因此必须基于实时的大气观测参数和半解析蒙特卡洛法修正测高偏差，以提高测距值。但实际观测中很难同步获取实时大气相关数据，无法快速完成对测高结果的修正，且修正精度低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的无法快速完成对测高结果修正的缺陷，从而提供一种激光测高仪云散射误差修正方法及装置。

本发明第一方面提供了一种激光测高仪云散射误差修正方法，包括：获取测高激光的回波波形数据，回波波形数据包括不同海拔的回波功率；根据回波波形数据计算原始测高数据；根据回波功率计算不同海拔处的后向散射系数和消光系数；根据后向散射系数计算云顶高度、云底高度；根据后向散射系数及消光系数计算衰减系数；根据云顶高度、云底高度、衰减系数计算云光学厚度；根据云光学厚度和大气散射引起的测高偏差模型计算测高偏差修正值；根据原始测高数据和测高偏差修正值计算修正测高数据。

可选地，根据回波功率计算不同海拔处的后向散射系数和消光系数的步骤，包括：根据回波功率和不同海拔处的预设温度函数、预设气压函数、预设相对湿度函数计算不同海拔处的温度、气压、相对湿度；根据不同海拔处的温度、气压、相对湿度计算不同海拔处的后向散射系数；根据后向散射系数计算不同海拔处的消光系数。

可选地，根据后向散射系数计算云顶高度，包括：根据不同海拔处的后向散射系数和预设散射常数计算不同海拔处的顶部阈值；将首个大于顶部阈值的向后散射系数所对应的海拔高度确定为云顶高度。

可选地，通过如下公式计算顶部阈值：T_t＝(β_m(z)+ψ)·F，其中，β_m表示当前海拔的后向散射系数，Ψ表示散射常数，F＝(0.70d0+(i_bin_cnt/2)/180.0d0)，i_bin_cnt表示当前海拔的节点编号，d0表示激光测高仪所接收的回波功率被转化为0-255之间的量化值。

可选地，根据后向散射系数计算云底高度，包括：根据不同海拔处的后向散射系数、云顶高度、云顶高度的节点编号、云顶高度所对应的顶部阈值计算不同海拔处的底部阈值；将首个大于底部阈值的向后散射系数所对应的海拔高度确定为云底高度。

可选地，通过如下公式计算底部阈值：T_b＝T_t-(i_bin_cnt-i_bin_top)·d_top_thr·0.0010，其中，i_bin_top表示当前云层云顶高度的节点编号，d_top_thr表示当前云层云顶高度所对应的顶部阈值。