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龙图腾网恭喜山东科技大学申请的专利一种星载单光子激光雷达的水体光学参数反演方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114089366B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111353875.6，技术领域涉及：G01S17/88；该发明授权一种星载单光子激光雷达的水体光学参数反演方法是由马跃;郑慧莹;宿殿鹏;阳凡林;黄珏;刘振;卜宪海;崔晓东设计研发完成，并于2021-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种星载单光子激光雷达的水体光学参数反演方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种星载单光子激光雷达的水体光学参数反演方法，属于激光遥感技术领域，首先对星载单光子激光雷达在水面上方飞行并进行测量时的有效信号进行提取，通过反卷积算法消除单光子激光雷达的余脉冲效应。通过建立水体后向散射的理论模型，利用最小二乘拟合方法和所获取的消除余脉冲效应后的水体后向散射激光脉冲点云，计算水体后向体散射系数与漫射衰减系数，并根据水体参数后向散射模型计算水体后向散射系数。本发明可以通过星载单光子激光雷达飞越海洋时所获取的点云数据，快速准确地计算当地水体的海水次表层主要光学参数，这对水体污染、水体富营养化、水质下降等进行有效监测具有重要的作用。

本发明授权一种星载单光子激光雷达的水体光学参数反演方法在权利要求书中公布了：1.一种星载单光子激光雷达的水体光学参数反演方法，其特征在于，包括：S1.获取星载单光子激光雷达在水面上方飞行并进行测量时的有效信号；S2.利用反卷积算法消除单光子激光雷达的余脉冲效应；S3.基于水体后向散射的理论模型，通过最小二乘拟合获取水体后向体散射系数与水体漫射衰减系数；S4.计算水体后向散射系数；所述有效信号为水体后向散射点云，即水体后向散射激光脉冲形成的点云，通过空间点云密度分类方法，提取空间点云密度更高的水面反射点云，所述水面反射点云即水面反射激光脉冲形成的点云，比水面反射点云高度值更高的点云对应大气散射激光脉冲形成的点云，比水面反射点云高度值更低的点云对应水体后向散射点云；步骤S1包括以下子步骤：S1.1.计算单位空间内的点云密度；S1.2.计算空间网格内的平均值μ和标准差σ；S1.3.计算水面反射点云与大气和水体后向散射点云的鉴别阈值TH；S1.4.计算平均每次激光脉冲获取点云在深度方向等间隔累计的后向散射激光脉冲点云序列yz＝[yz1,yz2,…,yzn]，z代表深度序列，z1,z2,…,zn代表不同深度，深度方向统计间隔Δz＝z2-z1＝z3-z2＝z4-z3；步骤S1.1包括：每个空间网格大小在沿卫星飞行方向长度间隔为Δl，在高度方向间隔为Δh，在研究区域星载单光子激光雷达所获取的数据沿卫星飞行方向的总长度为L，高度方向总长度为H，则在沿卫星飞行方向的网格数量nl和在高度方向的网格数量nh分别可以表示为：nl＝ceilLΔl，nh＝ceilHΔh，ceil表示向上取整函数；将研究区域内的数据进行空间网格划分，在沿卫星飞行方向的第i个且沿高度方向第j个网格的空间坐标范围Fi,j满足： Lstart和Lend分别是研究区域内沿卫星飞行方向的起始坐标和终止坐标，Hmin和Hmax分别是研究区域内高度方向记录范围，即激光雷达的距离窗的最小值和最大值；统计每个空间网格坐标范围Fi,j内的光子点云数量，即单位空间内的点云密度，记为Ni,j；步骤S1.2中，步骤S1.3中，TH＝μ+ea×σ，ea是比例系数，在研究区域内，所有空间网格密度Ni,j大于鉴别阈值TH的空间范围内点云都分类为水面反射点云；步骤S2中，yz是真实水体后向散射信号序列xz＝[xz1,xz2,…,xzn]与单光子激光雷达系统的脉冲响应函数Hz的卷积，即yz＝Hz*xz，z代表深度序列，yz＝Hz*xz等同于： z1,z2,…,zn代表不同深度；单光子激光雷达系统的脉冲响应函数Hz可以通过其激光脉冲入射至平面目标的接收信号计算获取，或者在单光子激光雷达系统内部截取部分激光脉冲能量对应的接收信号计算获取，当已知脉冲响应函数Hz时，通过反卷积xz＝H-1z*yz获取消除余脉冲效应后的真实水下后向散射信号序列xz，其中H-1z表示Hz的逆矩阵；水体后向散射信号序列xz与水体参数后向散射理论函数可以表示为： exp为指数函数，sec为正割三角函数；βπ代表角度为π时后向的体散射系数，Kd代表水体漫射衰减系数，为待计算的两项参数；Et为单脉冲激光发射能量，η为单光子激光雷达系统的综合效率，hp为普朗克常数约等于6.63×10-34J·s，v为激光波长效率，R为星载单光子激光雷达飞行高度，Ar为激光雷达望远镜接收孔径有效面积，以上参数对于给定激光雷达系统都是已知参数；nw为水体折射率，θ为发射激光脉冲进入水体后的折射角，Ta为激光脉冲通过大气层时的衰减系数，Tw为激光脉冲通过水面进入水体时的衰减系数，以上参数通常在给定条件下为常数值或可以通过激光雷达系统参数计算获取；上式中，代求参数为2个，后向散射信号序列xz中的数据通常大于10个，存在数据冗余问题，为了取得更稳定的结果，抑制数据中存在的随机误差，采用最小二乘拟合的方法计算后向体散射系数βπ，漫射衰减系数Kd；步骤S4中的水体后向散射系数为更常用的水体光学参数，利用步骤3中得到的后向体散射系数βπ，计算水体后向散射系数bb，假设后向散射各向同性条件下，后向散射系数bb定义为入射光线后半球空间的体散射系数之和：bb＝2πβπ。

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