CN118839486B 一种星载大气海洋剖面探测激光雷达回波信号全链路仿真方法 （浙江大学）

一种星载大气海洋剖面探测激光雷达回波本发明公开了一种星载大气海洋剖面探测为星载大气海洋激光雷达信号机理研究提供可2根据激光脉冲能量计算仿真光子数，根据偏振态设置光子的初始斯将整层大气构建为水平方向均匀、垂直方向分层的介质，设置大气将步骤(1)中设置的光子在步骤(2)～(4)所设置的大气和海水介质中发生的吸收和散使用列表法拒接接收法相结合的采样方法来确定散射角；311和M12为散射相矩阵中的第1,1和1,2和元素；比较(aaa)和的最终根据步骤(1)中设置的光子接收范围统计到达探测器的光子数，累计符合激光脉2.根据权利要求1所述的星载大气海洋剖面探测激光雷达回波信号全链路仿真方法，3.根据权利要求1所述的星载大气海洋剖面探测激光雷达回波信号全链路仿真方法，使用Mie散射理论计算时，大气中云和气溶胶粒子的微物理特性来自气溶胶和云的光4.根据权利要求1所述的星载大气海洋剖面探测激光雷达回波信号全链路仿真方法，(0.003+0.00512V)1/2；假设海面的法线方向为入射平面的法向量为得到折射光子的方向向量为：45.根据权利要求1所述的星载大气海洋剖面探测激光雷达回波信号全链路仿真方法，5[0002]星载激光雷达是一种具有垂直剖面探测能力的主动遥感手段，可以实现高精度、[0003]现有研究表明蒙特卡洛数值仿真方法是构建精确的激光雷达辐射传输模型的重要手段。如公开号为CN113361080A的中国专利文献公开了一种基于GPU的多层水体光子传输半解析蒙特卡洛仿真方法，通过对多层水体光子传输半解析蒙特卡洛模型使用GPU并行[0004]公开号为CN116430353A的中国专利文献公开了一种水体数和不同的大气海水成分进行回波信号的高6[0011]根据激光脉冲能量计算仿真光子数，根据偏振态设置光法相结合的采样方法来确定散射角；根据步骤(4)中设置的仿真最大深度确定光子的最大[0022]最终根据步骤(1)中设置的光子接收范围统计到达探测器的光子数，累计符合激界面和海水介质进行建模，将大气和海水介质模拟为水平均一垂直方向分层的层化介质，7[0026]使用Mie散射理论计算时，大气中云和气溶胶粒子的微物理特性来自气溶胶和云得到折射光子的方向向量为：8类水体的基础上再加上非藻类颗粒NAP；不同波长下纯海水的吸收和散射系数通过查表法雷达数值仿真效率低下的问题，使得星载大气海洋偏振激光雷达信号的数值仿真成为可[0053]图1为本发明一种星载大气海洋剖面探测激光雷达回波信号全链路仿真方法流程9[0064]为了展示本发明的实施过程并且验证该方法的准确性，对星载大气激光雷达[0065]如图1所示，一种星载大气海洋剖面探测激光雷达回波信号全链路仿真方法，包信号并提高仿真速度，设置仿真光子数为109。以激光雷达发射端作为坐标原点构建坐标云4种类型。其中大气分子的吸收系数和散射系数使用美国标准大气模型基于瑞利散射理利用的水体叶绿素浓度数据如图5所示，该数据来自BIOSOPE(Biogeochemistryand本发明所提的仿真方法很好地再现了该场景中云层和气溶胶层的空间分布。图9为仿真信大探测深度在60m左右。对海洋回波信号的仿真结果可以为评估星载激光雷达的探测性能