科研攻关,我们一直在努力-----记激光遥感与光电检测科研团队

  • 发布时间:[2020-06-17] 来源:[学院] 点击量:[586]
       美国于2018年成功发射了全球首颗光子计数体制星载激光测高系统,其数据产品精度、点云密度相比现有线性体制激光测高系统有了巨大的提高,有望直接实现全球无控1:5000及以上大比例尺测图,代表着对地观测和大比例尺测图的重要发展方向。
       李松教授领导的激光遥感与光电检测科研团队从2012年开始深入研究单光子探测器件机理、单光子激光雷达信号处理和在轨标定理论、方法与技术,先后承担了多项重点项目的研究任务,提出基于地形匹配的星载激光测高仪在轨标定理论和误差理论,以星载激光测高仪的测距值作为观测量,使用地表数字高程模型作为先验数据,建立了核心的最小二乘估计模型、测距值近似模型以及激光脚点定位模型、在轨标定方法的理论模型,在星载单光子激光雷达的指向系统误差以及测距系统误差的标定理论方面取得重要突破;建立了不同类型光子探测器件、不同目标响应的完善模型,构建了光子点云信号处理理论与方法,实现了单光子点云测距值的高精度解算;利用高密度的卫星激光雷达点云以及遥感影像资料,开展星载激光浅海海底地形测绘技术的研究,取得了国际先进的研究成果。
       疫情期间,团队老师和同学们开展了广泛而深入的线上交流,潜心研究,发表高水平学术论文近二十篇,其中SCI一区论文2篇,二区论文7篇。马跃副教授建立了光子计数模式星载激光雷达用于水深探测的理论极限探测深度和探测精度模型,解决了光子计数激光雷达与多光谱图像融合浅水地形测量、水库水量监测的若干技术问题,依靠现有激光/光学卫星数据获取了精度约5-10%水深的浅水地形图,使精度优于5%的水量变化监测获取成为可能,相关成果发表在IEEE TGRS, IEEE GRSL杂志上。李松教授指导的博士生张智宇针对传统激光点云地物分类主要依赖于高分辨率的光学影像进行坐标匹配,时效性较差,且分类精度受到光学影像空间分辨率制约的问题,通过建立精细化的背景噪声模型,发现裸露地表与其它类型地物上空被激光测高仪接收到的背景噪声率存在显著差异。对ICESat-2卫星搭载的ATLAS实测点云进行快速分类,分类正确率达到93%以上;张智宇同学还研究了脉冲堆积效应形成单光子探测器死区的机理,结合蒙特卡洛仿真首次给出了扩展型死区单光子探测器死区时间与激光脉宽、平均信号光子数之间的关系,推导出适用于扩展型死区单光子探测器的探测概率模型和测距精度模型,并通过了实验验证。两篇文章发表在Optics Express上,被美国国家航空航天局(NASA)激光测高卫星 ICESat-2任务官网的Publication栏目收录(https://icesat-2.gsfc.nasa.gov/publications)。ICESat-2是全球首颗搭载了光子计数星载激光测高仪的卫星,它开启了激光对地遥感的新时代,对我国在星载激光测高领域追赶国际先进水平具有重要借鉴意义。周辉副教授和芬兰大地研究所研究人员合作,提出一种利用激光雷达与Ku波段雷达数据融合,联合反演森林植被后向散射的新方法。通过对芬兰北部森林区域的应用,证明基于ku波段的高渗透性和激光雷达的高密度特性可以实现更精细化的植被参数反演,成果发表在一区期刊“International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation”上。田昕副教授通过自适应变分模型、梯度稀疏表征等信号处理方法,有效提升了我国高分卫星的多光谱图像空间分辨率,在Optics Express及图像处理方向旗舰会议ICASSP、ICIP等上发表学术论文7篇。杨晋陵副教授指导的硕士生韩越发表在国内光学类EI核心源刊《光学学报》上的文章“基于LOLA系统的能量数据估算激光指向误差”被《光学学报》评为2020年第五期优秀论文。
       李松教授领导科研团队在应用基础研究方面取得的丰硕成果,进一步推动了团队面向国家需求、承担重点研究任务的能力。疫情期间,团队到账科研经费近1000万,新签订了包括国防863在内的项目4项。部分研究成果已经在航天科技集团、海军等单位得到应用。 

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