一种机载高光谱成像激光雷达系统的辐射标定方法
专利汇可以提供一种机载高光谱成像激光雷达系统的辐射标定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及雷达探测的技术领域，尤其涉及一种机载高 光谱 成像 激光雷达 系统的 辐射 标定方法。包括如下步骤：S1、使用光谱标定系统，标定系统中的单色仪发出不同光谱值的光 信号 ，对雷达系统分别进行扫描，确定雷达系统中各通道的带宽和中心 波长 ；S2、根据高光谱激光雷达方程的回波信号功率PR(λ,z)，实验状态下雷达系统中探测器靶面接收到的光功率PRef(λ)，利用漫反射白板作为地物目标、使用测距通道测量雷达系统的飞行高度，最终求取回波信号功率PR(λ,z)中各参数，获得高光谱成像激光雷达系统测出的实际地物反射谱βG(λ)。该方法解决了机载高光谱成像激光雷达系统的辐射标定。，下面是一种机载高光谱成像激光雷达系统的辐射标定方法专利的具体信息内容。
1.一种机载高光谱成像激光雷达系统的辐射标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、使用光谱标定系统，标定系统中的单色仪发出不同光谱值的光信号，对雷达系统分别进行扫描，确定雷达系统中各通道的带宽和中心波长；
S2、根据高光谱激光雷达方程的回波信号功率PR(λ,z)、实验状态下雷达系统中探测器靶面接收到的光功率PRef(λ)，利用漫反射白板作为地物目标、使用测距通道测量雷达系统的飞行高度，最终求取回波信号功率PR(λ,z)中各参数，获得高光谱成像激光雷达系统测出的实际地物反射谱βG(λ)。
2.根据权利要求1所述的一种机载高光谱成像激光雷达系统的辐射标定方法，其特征在于，步骤S1具体如下：
S11、搭建光谱标定机构，所述光谱标定机构包括依次设置的单色仪、分束镜，所述分束镜分出两条光路，一条光路直接进入到第一探测器中，第一探测器输出数据到第一数据采集系统中，第一数据采集系统中处理的数据作为参考数据，分束镜的另一光路经过扫描转镜进入到待标定的机载高光谱成像激光雷达系统中，该雷达系统中的第二探测器输出数据到第二数据采集系统中；
S12、根据机载高光谱成像激光雷达系统的光谱范围，单色仪以设定波长精度发出覆盖雷达系统光谱范围的多个波长的光信号，第一数据采集系统和第二数据采集系统获得某个波长λn的光信号对应的第一电流信号值In和第二电流信号值In'，同时确定该光信号输入时第一探测器中响应的通道；
S13、所有波长的光信号输入完毕后，确定雷达系统中各通道的光谱范围，然后通过电流比值的方法确定每个通道对应的中心波长λNCW，并根据半高全宽Δλn定义为第n通道的带宽，即第n通道内的光谱分辨率。
3.根据权利要求2所述的一种机载高光谱成像激光雷达系统的辐射标定方法，其特征在于，单色仪之前还设置有卤灯光源和给卤灯光源供电的电源。
4.根据权利要求3所述的一种机载高光谱成像激光雷达系统的辐射标定方法，其特征在于，步骤S13中求取中心波长λNCW的具体步骤为：
S131、将同步测量第一电流信号值In和第二电流信号值I′n相比较，得到第n通道内波长λn对应的电流信号比值I'n/In；
S132、求取理想状态下电流信号比值(I'n/In)max对应波长为该通道的中心波长λNCW。
5.根据权利要求1所述的一种机载高光谱成像激光雷达系统的辐射标定方法，其特征在于，步骤S2具体如下：
(a)、根据雷达系统单发多收的工作模式，多通道高光谱激光雷达方程的回波信号功率PR(λ,z)，用公式表示如下：
其中，λ为光谱标定时得到的各个通道的中心波长λNCW，PR(λ,z)为雷达系统中心波长为λ的通道接收到的回波信号光功率，单位：W；ρ0是激光器输出平均光谱功率密度，单位：W/nm；
η(λ)是激光器平均光谱功率密度归一化的功率密度光谱分布函数；Δλ是1个通道内对应的光谱带宽，单位：nm；βG(λ)是地物反射率；DR是接收望远镜的有效通光孔径，单位：m；z是激光雷达与被测地表的距离，单位：m，z通过测距通道实时进行测量；ε(λ)是激光雷达系统的光学效率；Tatm(λ,0,z)是激光雷达与被测地表之间的大气在波长λ上的透过率，I(λ)表示真实的地物信号强度，R是对应通道内探测器的响应度，c(λ)＝ρ0η(λ)Δλε(λ)，c(λ)为激光器出射的光脉冲能量入射到雷达系统中探测器功率强度；
(b)、确定在实验室状态下标定时，雷达系统中探测器靶面接收到的光功率PRef(λ)，公式如下：
PRef(λ)＝C(λ)R(λ)＝IRef(λ)/R (2)
其中R(λ)表示分离出的激光进入雷达系统的耦合效率，IRef(λ)为雷达系统中探测器的各通道输出的电流值，可测量；
(c)、确定雷达系统中接收望远镜的有效通光孔径DR，将标准的漫反射白板当作地物目标，将雷达系统出射的激光脉冲入射到标准的漫反射白板上，雷达系统与白板之间的距离是已知的，即可得到系统接收望远镜的有效通光孔径DR,进一步得到系统各个通道的标定系数CCal(λ)为：
(d)、在雷达系统的探测区使用角反射器，获取雷达系统中各通道探测器靶面输出的激光器功率：
Q(λ)是利用角反射器反射的光效率，ICor(λ)是利用角反射器反射的激光脉冲信号在各个通道对应的电流信号值，Q(λ)和ICor(λ)均可以准确测量，将(2)式和(3)式左右等式相除，得：
即可求取R(λ)的数值；
(e)、在一个脉冲的重复频率内，雷达系统的采集卡需要采集三次信号强度，从激光器中分离的光强度IRef(λ)、经过地物反射后的回波信号强度I′(λ)、系统本身的背景噪声IBG(λ)；雷达系统在没有激光脉冲信号时，接收系统中探测器输出的强度信息为系统的背景噪声；回波信号强度I′(λ)包括真实的地物信号强度I(λ)和系统的背景噪声IBG(λ)；即雷达系统在实际的机载飞行实验时，接收系统各个通道的探测器实际输出的信号I′(λ)为：
I′(λ)＝I(λ)+IBG(λ) (7)
最后，将公式(2)、(7)、(10)、R(λ)的数值代入公式(1)中，得到雷达系统在机载飞行过程中，实际的地物反射谱βG(λ)为：
一种机载高光谱成像激光雷达系统的辐射标定方法
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