文献类型： 中文期刊

作者： 李珂 ¹ ; 刘秉义 ¹ ; 杨倩 ¹ ; 唐军武 ¹ ; 吴松华 ¹ ;

作者机构： 1.中国海洋大学信息科学与工程学部;青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室;齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院海洋仪器仪表研究所

关键词： 海洋激光雷达;偏振蒙特卡洛;水体光学参数;垂直剖面;退偏振比

期刊名称： 红外与激光工程

ISSN： 1007-2276

年卷期： 2021 年 06 期

页码： 82-91

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 基于蒙特卡洛模拟方法,建立了一个水中激光偏振辐射传输模型,用于模拟分析船载偏振激光雷达水体垂直剖面的偏振探测回波,分析了不同光学参数的水体和激光雷达测量模式下的偏振测量误差。使用高斯分布设置了三种深度分布在10～30 m的低、中、高浓度散射层,其叶绿素a峰值浓度分别为0.1 mg/m~3、1 mg/m~3和10 mg/m~3。模拟了激光发射波长为532 nm,接收视场角为10～1 000 mrad的船载海洋激光雷达的偏振回波信号,并分析了影响偏振测量误差的主要因素。研究结果表明,由于激光在水中的多次散射过程,随着探测深度、叶绿素a浓度和接收视场角的增大,激光雷达接收光信号的单次散射率不断降低,导致激光雷达直接测量的退偏振比的误差随之增大。以100 mrad接收视场角为例,中浓度散射层情况下,在散射层上(0～10 m)、散射层中(10～30 m)和散射层下(30～40 m)的退偏振比相对误差分别为16%、125%、281%;在散射层中,低、中、高三种浓度散射层的退偏振比相对误差分别为54%、125%、731%。视场角从10 mrad增大到1 000 mrad时,退偏振比相对误差逐渐增大,在中浓度散射层情况下,其在散射层上、散射层中和散射层下的变化范围分别为6%～28%、17%～452%和10%～734%。文中结果表明,偏振海洋激光雷达探测水体退偏振比时,由于多次散射过程的影响,传统的退偏振比算法会引入较大误差,有必要在反演算法中对其进行校正,以提高激光雷达的探测精度。