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专利号: 2021111680564
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种激光雷达全波形数据分解测深方法,其特征在于,包括:获取探测研究水域的全波形数据;

根据所述全波形数据的通道数据进行预处理,确定第一有效波形数据;

对所述第一有效波形数据进行滤波处理,得到第二有效波形数据和噪声数据;

根据所述第二有效波形数据和所述噪声数据进行筛选,确定正确通道数据;

根据所述正确通道数据进行基于曲率的高斯迭代分解,确定高斯回波参数组;

根据所述高斯回波参数组进行优化,确定真实水表时间和真实水底时间;

根据所述真实水表时间和所述真实水底时间,确定所述研究水域的水深;

其中,所述全波形数据包括多条原始回波数据,且每条所述原始回波数据包括通道一、通道二、通道三和通道四的所述通道数据;所述根据所述第二有效波形数据和所述噪声数据进行筛选,确定正确通道数据包括:根据所述通道一的第二有效波形数据和噪声数据进行筛选,确定所述通道一的正确水表回波数据;

根据所述通道二、所述通道三和所述通道四的第二有效波形数据,分别确定所述通道二、所述通道三和所述通道四的所述第二有效波形数据的凸边数据为,其中, 为所述第二有效

波形数据;

根据所述通道二、所述通道三和所述通道四的所述噪声数据与所述凸边数据,分别确定所述通道二、所述通道三和所述通道四的水表回波数据和水底回波数据;

根据所述通道二、所述通道三和所述通道四的所述水表回波数据和所述水底回波数据以及所述通道一的正确水表回波数据,分别确定正确通道二数据、正确通道三数据和正确通道四数据;

所述根据所述正确通道数据进行基于曲率的高斯迭代分解,确定高斯回波参数组包括:

步骤510、确定所述正确通道数据的能量序列为 ,其中,为所述正确通道数据;

步骤520、根据所述能量序列,确定高斯回波参数;

步骤530、根据所述高斯回波参数,剥离所述正确通道数据中的高斯回波;

步骤540、当剥离所述高斯回波后的所述正确通道数据满足预设条件时,确定高斯回波参数组;当剥离所述高斯回波后的所述正确通道数据不满足预设条件时,将剥离所述高斯回波后的所述正确通道数据赋值为步骤510中的所述正确通道数据,重复步骤510至步骤

540。

2.如权利要求1所述的激光雷达全波形数据分解测深方法,其特征在于,所述通道一的所述通道数据适用于确定水表回波数据,所述通道二、通道三和通道四的所述通道数据适用于确定所述水表回波数据和水底回波数据;所述根据所述全波形数据的通道数据进行预处理,确定第一有效波形数据包括:叠加所述原始回波数据的所述通道一、所述通道二、所述通道三和所述通道四的所述通道数据,得到叠加回波数据;

根据所述叠加回波数据,确定所述叠加回波数据的有效波形范围;

根据所述有效波形范围,确定所述通道一、所述通道二、所述通道三和所述通道四的所述第一有效波形数据。

3.如权利要求2所述的激光雷达全波形数据分解测深方法,其特征在于,所述有效波形范围包括有效波形的边界;所述根据所述叠加回波数据,确定所述叠加回波数据的有效波形范围包括:

根据所述叠加回波数据,确定所述叠加回波数据的波峰序列;

确定所述波峰序列的累计标准差;

根据所述累计标准差和所述波峰序列确定所述边界。

4.如权利要求1‑3中任一项所述的激光雷达全波形数据分解测深方法,其特征在于,所述根据所述高斯回波参数组进行优化,确定真实水表时间和真实水底时间包括:构建目标函数,采用LM算法优化所述高斯回波参数组,得到优化后的所述高斯回波参数组;

根据所述优化后的所述高斯回波参数组,确定所述真实水表时间和所述真实水底时间。

5.如权利要求1所述的激光雷达全波形数据分解测深方法,其特征在于,所述根据所述真实水表时间和所述真实水底时间,确定所述研究水域的水深包括:根据所述真实水表时间、所述真实水底时间和水深测量公式计算所述研究水域的水深;所述水深测量公式为:

其中, 为所述研究水域的水深, 为光速, 为所述真实水底时间与所述真实水表时间的差值, 为激光在水体中的折射角, , 分别为空气和所述研究水域水体的折射率。

6.一种激光雷达全波形数据分解测深装置,其特征在于,包括:获取单元(10),用于获取探测研究水域的全波形数据;

计算识别单元(20),用于根据所述全波形数据的通道数据进行预处理,确定第一有效波形数据;用于对所述第一有效波形数据进行滤波处理,得到第二有效波形数据和噪声数据;用于根据所述第二有效波形数据和所述噪声数据进行筛选,确定正确通道数据;用于根据所述正确通道数据进行基于曲率的高斯迭代分解,确定高斯回波参数组;用于根据所述高斯回波参数组进行优化,确定真实水表时间和真实水底时间;以及用于根据所述真实水表时间和所述真实水底时间,确定所述研究水域的水深;

其中,所述全波形数据包括多条原始回波数据,且每条所述原始回波数据包括通道一、通道二、通道三和通道四的所述通道数据;所述根据所述第二有效波形数据和所述噪声数据进行筛选,确定正确通道数据包括:根据所述通道一的第二有效波形数据和噪声数据进行筛选,确定所述通道一的正确水表回波数据;

根据所述通道二、所述通道三和所述通道四的第二有效波形数据,分别确定所述通道二、所述通道三和所述通道四的所述第二有效波形数据的凸边数据为,其中, 为所述第二有效

波形数据;

根据所述通道二、所述通道三和所述通道四的所述噪声数据与所述凸边数据,分别确定所述通道二、所述通道三和所述通道四的水表回波数据和水底回波数据;

根据所述通道二、所述通道三和所述通道四的所述水表回波数据和所述水底回波数据以及所述通道一的正确水表回波数据,分别确定正确通道二数据、正确通道三数据和正确通道四数据;

所述根据所述正确通道数据进行基于曲率的高斯迭代分解,确定高斯回波参数组包括:

步骤510、确定所述正确通道数据的能量序列为 ,其中,为所述正确通道数据;

步骤520、根据所述能量序列,确定高斯回波参数;

步骤530、根据所述高斯回波参数,剥离所述正确通道数据中的高斯回波;

步骤540、当剥离所述高斯回波后的所述正确通道数据满足预设条件时,确定高斯回波参数组;当剥离所述高斯回波后的所述正确通道数据不满足预设条件时,将剥离所述高斯回波后的所述正确通道数据赋值为步骤510中的所述正确通道数据,重复步骤510至步骤

540。

7.一种电子设备,包括处理器和存储器,其特征在于,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,实现如权利要求1‑5中任一项所述的激光雷达全波形数据分解测深方法。