【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开星载光子激光雷达的冰雪反射信号在轨辐射校正方法，属于激光雷达测量。
技术介绍
1、星载光子计数激光雷达所获取的辐射信息主要包含传输链路各介质反射、散射的激光信号与太阳背景噪声，这些辐射信息在多个领域具有广泛应用。通过利用激光雷达的植被反射激光信号可以反演叶面积指数，水体后向散射信号可以反演水下光学参数、叶绿素浓度、底栖生物反射率等多种信息。同时，激光雷达接收到的太阳辐射噪声数据也可用于气溶胶厚度反演、沿轨地物分类等应用。
2、然而，星载光子计数激光雷达在轨期间，硬件参数会随时间发生一定的漂移，即卫星在轨运行时的系统硬件参数与地面设计、测试参数存在一定的差异，产生辐射信息失真，这种失真将直接对利用辐射信息反演的各种环境参数引入误差。因此，对星载光子计数激光雷达获取的信号与噪声数据进行辐射校正是必要的，可以增强数据的实用性与可靠性，是进行精准遥感定量反演应用与分析的前提条件。极地内陆的冰盖表面常年被冰雪覆盖，表面反射率稳定（约0.95），绝大部分区域坡度小于1/100且云出现频次很低，因此极地内陆冰盖区域的冰雪表面反射数据是星载光子计数激光雷达辐射校正的理想区域与地表类型。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供星载光子激光雷达的冰雪反射信号在轨辐射校正方法，以解决现有技术中，星载光子计数激光雷达的信号与噪声数据精度低，需要进行校正的问题。
2、星载光子激光雷达的冰雪反射信号在轨辐射校正方法，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
3、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；
4、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。
5、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：
6、；；；
7、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。
8、雪地双向反射分布函数为ρ(θs，θv，φ)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φ时的反射率：
9、；
10、；；
11、；；
12、；
13、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。
14、计算星载激光雷达在冰雪表面反射太阳噪声率：
15、；
16、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。
17、星载光子计数激光雷达的大气瑞利散射噪声项为：
18、；；
19、式中，pr为瑞利散射相位函数。
20、星载光子计数激光冰雪与大气多次反射引起的噪声项为：
21、；
22、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%。
23、星载光子计数激光过境冰雪区域的理论噪声率为：
24、；
25、式中，是星载激光雷达探测器暗计数噪声。
26、计算理论信号光子数：
27、；；
28、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。
29、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：
30、；；
31、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。
32、相对比现有技术，本专利技术具有以下有益效果：实现星载光子计数激光雷达在轨辐射校正，大幅降低在轨运行期间产生的辐射失真影响，从而提高星载光子计数激光雷达数据的质量与可信性。
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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。
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，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；
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，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：
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，雪地双向反射分布函数为ρ(θs，θv，φ)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φ时的反射率：
5.根据权利要求4所述的星载光子激
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，星载光子计数激光雷达的大气瑞利散射噪声项为：
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，星载光子计数激光冰雪与大气多次反射引起的噪声项为：
8.根据权利要求7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：
9.根据权利要求8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：
10.根据权利要求9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：
...【技术特征摘要】
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。
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，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；
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，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：
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，雪地双向反射分布函数为ρ(θs，θv，φ)表示在太阳入射天底角为θs、激光雷达接收天顶角为θv、...
【专利技术属性】
技术研发人员：马跃，郑慧莹，杨坚，郭忠磊，陈长林，姜洋，刘振，阳凡林，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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