機(jī)載測深激光雷達(dá)的海底回波提取技術(shù)

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1、機(jī)載測深激光雷達(dá)的海底回波提取技術(shù)學(xué)校代碼：10255學(xué)號(hào)：2161277機(jī)載測深激光雷達(dá)的海底回波提取技術(shù)SEA-BOTTOMECHOSIGNALEXTRACTIONTECHNOLOGYFORAIRBORNEBATHYMETRYLIDAR學(xué)科專業(yè)：電氣工程論文作者：張熠星指導(dǎo)老師：尚建華答辯日期：2018年5月22日機(jī)載測深激光雷達(dá)的海底回波提取技術(shù)東華大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：我恪守學(xué)術(shù)道德，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內(nèi)容

2、。論文為本人親自撰寫，我對(duì)所寫的內(nèi)容負(fù)責(zé)，并完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日機(jī)載測深激光雷達(dá)的海底回波提取技術(shù)東華大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權(quán)東華大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本版權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密□。學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日機(jī)載測深激光雷達(dá)的海底回波提取技術(shù)機(jī)載

3、測深激光雷達(dá)的海底回波提取技術(shù)摘要機(jī)載激光測深技術(shù)因其靈活性好、速度快及測量精度高的特點(diǎn)，成為各國研究人員研究的熱點(diǎn)，并逐漸取代傳統(tǒng)水深測量方法，在河道、近海域的水深測量及水下地形地貌的測繪等方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。本文將對(duì)機(jī)載激光測深技術(shù)中的回波信號(hào)處理這一關(guān)鍵技術(shù)開展深入研究，提取回波信號(hào)數(shù)據(jù)中的海底回波信號(hào)，并通過數(shù)據(jù)處理清晰分辨出回波信號(hào)中的海面回波信號(hào)和海底回波信號(hào)的峰值。由于海水中各種藻類、懸浮物等因素的影響，機(jī)載激光測深系統(tǒng)的初始回波信號(hào)數(shù)據(jù)中包含大量的干擾信號(hào)。通過對(duì)兩種常用數(shù)字濾波器——無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器和有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器的比較，發(fā)現(xiàn)FIR濾

4、波器系統(tǒng)更穩(wěn)定，處理效率更高且設(shè)計(jì)方法更簡便，所以，本文選擇使用FIR濾波器來剔除初始回波信號(hào)中的干擾信號(hào)。并詳細(xì)分析比較了不同設(shè)計(jì)方法的FIR濾波器的濾波效果，在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)濾波后數(shù)據(jù)的平滑度判斷，選取濾波效果最好，濾波后數(shù)據(jù)曲線更加平滑的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。濾波后機(jī)載激光測深系統(tǒng)的回波信號(hào)數(shù)據(jù)是本文的另一個(gè)研究重點(diǎn)，由于該數(shù)據(jù)是離散的，因此需要選用合適的擬合方法對(duì)該離散數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。本文采用分段擬合的方法，把回波信號(hào)分成海面I機(jī)載測深激光雷達(dá)的海底回波提取技術(shù)回波信號(hào)，海體后向散射信號(hào)和海底回波信號(hào)三個(gè)部分。使用最小二乘擬合法和多個(gè)函數(shù)擬合法分別對(duì)這三個(gè)部分的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，分析

5、比較了兩種方法的擬合效果，并進(jìn)行了誤差分析。對(duì)儲(chǔ)存的多個(gè)函數(shù)擬合法中的三個(gè)擬合效果最優(yōu)的擬合函數(shù)與最小二乘擬和法中的三個(gè)擬合函數(shù)分別進(jìn)行拼接，并用拼接后的擬合函數(shù)對(duì)濾波后的機(jī)載激光測深系統(tǒng)中海洋測深部分的完整回波信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。比較兩個(gè)擬合方法的擬合效果，并進(jìn)行誤差分析，確保能清晰地分辨出海面回波信號(hào)和海底回波信號(hào)波峰的位置。關(guān)鍵詞：機(jī)載激光測深；數(shù)據(jù)處理；有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器；最小二乘擬合法；多個(gè)函數(shù)擬合法II機(jī)載測深激光雷達(dá)的海底回波提取技術(shù)SEA-BOTTOMECHOSIGNALEXTRACTIONTECHNOLOGYFORAIRBORNEBATHYMETRYLIDA

6、RABSTRACTAirbornelaserbathymetrytechnologyhasbecomeahottopicofresearchersinvariouscountriesbecauseofitsflexibility,speedandaccuracy,andgraduallyreplacethetraditionalmethodofwaterdepthmeasurement.Itplaysaveryimportantroleinwaterdepthsurveyandunderwatertopographymappinginriverandnearseaarea.Thisp

7、aperwillfurtherstudythekeytechnologyofechosignalprocessinginairbornelaserbathymetry.Thesea-bottomechosignalintheechosignalisextracted,andthepeakofthesea-surfaceechosignalandthesea-bottomechosignalintheechosignalareclearlyidentifie