机载GPS／激光测深系统的设计与测深精度理论分析

机载GPS /激光测深系统的设计与测深精度理论分析【摘要】介绍了机载GPS/激光测深系统的组成，包括机载激光测深、机载 GPS定位测姿、机载测量数据集成处理和机载数据通信控制四个子系统。通过对 影响机

GPS/ 机载激光测深系统的设计与测深精度理论分析 GPS/GPS 【摘要】介绍了机载激光测深系统的组成，包括机载激光测深、机载 定位测姿、机载测量数据集成处理和机载数据通信控制四个子系统。通过对影响机 GPS/ 载激光测深系统测深精度的理论分析，得出了平均海平面的确定、海水深度的 测量误差等影响测深精度因素的定量分析结果，并依据该分析结果，得出了机载激 光测深系统应该尽可能采用较窄的激光脉冲、较小的光学接收视场角和滤光通带宽 度，以此减小海面背景噪声光的有害干扰，提高激光探测的信噪比，确保精确测定 海水深度。 ； GPS 【关键词】激光;测深；脉冲 1 I .弓言 n 随着海洋国土意识的渐浓厚，海洋划界已成为濒海国家一项迫在眉睫的历史 重任。我国亟待与朝鲜、日本、菲律宾、马来西亚和越南等国家划定海域疆界。为 了维护我国海洋国土的完整和权益。开发和利用海洋资源，海洋测绘是一项超前期 的基础性建设。浅水海域测绘，特别是海图与陆图的衔接测量，已成为海洋测绘亟 待解决的大问题。现行的回声测深技术，虽能较好地测得几十米水深的海底地形地 貌，但难以解决儿米水深的测绘问题。近年来，我国海底地形测绘的实践表明，研 究适用于浅水海域的新型测绘系统，已成为海洋测绘的当务之急。美国、瑞典等一 些发达国家的军方部门，都在积极研制机教激光测深系统。瑞典和澳大利亚的机载 激光测深试验结果表明，在儿卜米水深的浑浊海域内，能够达到亚米级的测深精度。 因此，机载激光测深系统，将成为浅水海域海底地形测绘的先进技术装备。机载 GPS/1 激光测深系统的示意图如图所示。 2 .系统设计 GPS/GPS 机载激光测深系统主要由机载激光测深子系统、机载定位测姿子系 I 统、机载测量数据集成处理子系统和机我数据通信控制子系统组成，四者之间相互 协作，互通信息，构成一套完整的作业、指挥、管理系统，共同完成测深任务。 2.1 机载激光测深子系统 该子系统包括双色激光发射、绿色激光测深扫描、光学接收和光电检测等四大 ： NdYAG 部分。倍频激光器，是机载激光测深子系统的心脏，它产生的基频红外脉 40Mj/2()mJ5ns400Hzo 冲和倍频激光脉冲，具有的能量和的脉宽，而其重复率高达 由于热瞬态影响光学谐振腔的精密平衡和高峰值功率非线性效应导致激光棒等不 可逆转的击穿，机载激光测深子系统发射的高重复率脉冲，难以达到亚毫微秒级的 脉宽。该系统的主要功能是：采集、记录、计算和提供机载激光测高测深原始数据。 2.2 GPS 机载定位测姿子系统