波形拟合是机载激光测深数据处理的关键环节, 能够为水下地形测量、海底底质分类和水体浑浊度分析等应用领域提供数据基础。针对传统机载激光测深波形拟合算法受噪声干扰严重、对复杂波形形状拟合不准确的问题, 提出一种基于分层异构模型的机载激光测深波形拟合算法。针对波形不同组成部分的相应特性, 采用异构函数(水面-高斯函数、水体-双指数函数及水底-B样条函数)构建分层异构模型, 分别进行拟合, 从而实现对各部分波形信号的拟合。采用南海实测数据对所提算法进行了验证, 结果表明: 该算法拟合波形的平均运行时间T为0.019 4 s, 相比于RL(Richardson-Lucy)去卷积算法提高0.328 6 s; 平均均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)为6.222 4, 相比于双高斯函数拟合算法平均均方根误差RMSE、平均决定系数(Coefficient of determination, R2)、平均相关系数(Correlation Coefficient, CORR)和相关系数标准差(Standard Deviation, STD)分别提高65.11%、2.83%、1.01%和86.61%, 保证了拟合效率和拟合精度。算法具有良好的鲁棒性, 能够有效满足机载激光测深科学研究和工程应用的技术需求。

小型化的高重频多脉冲激光测距机采用数字化处理确定目标距离, 接收电路带宽、数字化采样精度以及滤波算法等因素会影响测距的精度, 文中在对测距误差分析的基础上提出改进测距精度的算法。首先, 在对激光回波信号积累以提高信噪比的基础上, 对回波信号波形进行中心差分处理、斜率阈值和幅度阈值条件处理, 剔除伪峰值点, 初步确定峰值点位置。然后, 根据初定位后的波形特点, 选择相应的指数函数进行非对称sinc函数波形拟合修正, 估计波峰点相对准确位置, 从而输出较为精确的目标距离。最后, 将改进算法在matlab中仿真, 实验结果验证了文中提出的修正算法对提高激光测距精度的有效性。