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龍圖騰網恭喜山東科技大學申請的專利一種星載單光子激光雷達的水體光學參數反演方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114089366B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-13發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202111353875.6，技術領域涉及：G01S17/88；該發明授權一種星載單光子激光雷達的水體光學參數反演方法是由馬躍;鄭慧瑩;宿殿鵬;陽凡林;黃玨;劉振;卜憲海;崔曉東設計研發完成，并于2021-11-11向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種星載單光子激光雷達的水體光學參數反演方法在說明書摘要公布了：本發明涉及一種星載單光子激光雷達的水體光學參數反演方法，屬于激光遙感技術領域，首先對星載單光子激光雷達在水面上方飛行并進行測量時的有效信號進行提取，通過反卷積算法消除單光子激光雷達的余脈沖效應。通過建立水體后向散射的理論模型，利用最小二乘擬合方法和所獲取的消除余脈沖效應后的水體后向散射激光脈沖點云，計算水體后向體散射系數與漫射衰減系數，并根據水體參數后向散射模型計算水體后向散射系數。本發明可以通過星載單光子激光雷達飛越海洋時所獲取的點云數據，快速準確地計算當地水體的海水次表層主要光學參數，這對水體污染、水體富營養化、水質下降等進行有效監測具有重要的作用。

本發明授權一種星載單光子激光雷達的水體光學參數反演方法在權利要求書中公布了：1.一種星載單光子激光雷達的水體光學參數反演方法，其特征在于，包括：S1.獲取星載單光子激光雷達在水面上方飛行并進行測量時的有效信號；S2.利用反卷積算法消除單光子激光雷達的余脈沖效應；S3.基于水體后向散射的理論模型，通過最小二乘擬合獲取水體后向體散射系數與水體漫射衰減系數；S4.計算水體后向散射系數；所述有效信號為水體后向散射點云，即水體后向散射激光脈沖形成的點云，通過空間點云密度分類方法，提取空間點云密度更高的水面反射點云，所述水面反射點云即水面反射激光脈沖形成的點云，比水面反射點云高度值更高的點云對應大氣散射激光脈沖形成的點云，比水面反射點云高度值更低的點云對應水體后向散射點云；步驟S1包括以下子步驟：S1.1.計算單位空間內的點云密度；S1.2.計算空間網格內的平均值μ和標準差σ；S1.3.計算水面反射點云與大氣和水體后向散射點云的鑒別閾值TH；S1.4.計算平均每次激光脈沖獲取點云在深度方向等間隔累計的后向散射激光脈沖點云序列yz＝[yz1,yz2,…,yzn]，z代表深度序列，z1,z2,…,zn代表不同深度，深度方向統計間隔Δz＝z2-z1＝z3-z2＝z4-z3；步驟S1.1包括：每個空間網格大小在沿衛星飛行方向長度間隔為Δl，在高度方向間隔為Δh，在研究區域星載單光子激光雷達所獲取的數據沿衛星飛行方向的總長度為L，高度方向總長度為H，則在沿衛星飛行方向的網格數量nl和在高度方向的網格數量nh分別可以表示為：nl＝ceilLΔl，nh＝ceilHΔh，ceil表示向上取整函數；將研究區域內的數據進行空間網格劃分，在沿衛星飛行方向的第i個且沿高度方向第j個網格的空間坐標范圍Fi,j滿足： Lstart和Lend分別是研究區域內沿衛星飛行方向的起始坐標和終止坐標，Hmin和Hmax分別是研究區域內高度方向記錄范圍，即激光雷達的距離窗的最小值和最大值；統計每個空間網格坐標范圍Fi,j內的光子點云數量，即單位空間內的點云密度，記為Ni,j；步驟S1.2中，步驟S1.3中，TH＝μ+ea×σ，ea是比例系數，在研究區域內，所有空間網格密度Ni,j大于鑒別閾值TH的空間范圍內點云都分類為水面反射點云；步驟S2中，yz是真實水體后向散射信號序列xz＝[xz1,xz2,…,xzn]與單光子激光雷達系統的脈沖響應函數Hz的卷積，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；單光子激光雷達系統的脈沖響應函數Hz可以通過其激光脈沖入射至平面目標的接收信號計算獲取，或者在單光子激光雷達系統內部截取部分激光脈沖能量對應的接收信號計算獲取，當已知脈沖響應函數Hz時，通過反卷積xz＝H-1z*yz獲取消除余脈沖效應后的真實水下后向散射信號序列xz，其中H-1z表示Hz的逆矩陣；水體后向散射信號序列xz與水體參數后向散射理論函數可以表示為： exp為指數函數，sec為正割三角函數；βπ代表角度為π時后向的體散射系數，Kd代表水體漫射衰減系數，為待計算的兩項參數；Et為單脈沖激光發射能量，η為單光子激光雷達系統的綜合效率，hp為普朗克常數約等于6.63×10-34J·s，v為激光波長效率，R為星載單光子激光雷達飛行高度，Ar為激光雷達望遠鏡接收孔徑有效面積，以上參數對于給定激光雷達系統都是已知參數；nw為水體折射率，θ為發射激光脈沖進入水體后的折射角，Ta為激光脈沖通過大氣層時的衰減系數，Tw為激光脈沖通過水面進入水體時的衰減系數，以上參數通常在給定條件下為常數值或可以通過激光雷達系統參數計算獲??；上式中，代求參數為2個，后向散射信號序列xz中的數據通常大于10個，存在數據冗余問題，為了取得更穩定的結果，抑制數據中存在的隨機誤差，采用最小二乘擬合的方法計算后向體散射系數βπ，漫射衰減系數Kd；步驟S4中的水體后向散射系數為更常用的水體光學參數，利用步驟3中得到的后向體散射系數βπ，計算水體后向散射系數bb，假設后向散射各向同性條件下，后向散射系數bb定義為入射光線后半球空間的體散射系數之和：bb＝2πβπ。

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