本发明涉及数据处理领域，具体是一种基于激光雷达回波波形的多通道距离校正方法。
背景技术：
1、多通道机载激光雷达在陆地测高领域发挥着重要作用。目前，普遍通过求解多通道回波波形距离，结合惯导数据和gps等获得三维点云，但是在生成点云过程中，受多通道接收信号时间差影响存在一定的偏差，导致不同通道点云结果存在较大偏差，已经不能满足后续实际应用的需求。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于激光雷达回波波形的多通道距离校正方法，以解决上述背景中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于激光雷达回波波形的多通道距离校正方法，包括以下步骤：
3、a、数据获取：利用机载双频海洋激光雷达进行数据采集获得激光回波波形数据；
4、b、有效波形截取：选取不同通道相同时间的激光雷达回波波形，用背景噪声的均值和标准差对波形进行截取；
5、c、不同波形峰值提取方法对比：对比高斯函数、高斯-指数卷积函数、数值微分法的拟合效果；
6、d、多通道距离校正：基于最优的波形峰值提取方法，对不同通道的时间差进行校正，消除点云之间因通道时间差而导致的距离差。
7、作为本发明的进一步技术方案：所述步骤a包括如下子步骤：
8、a1、数据获取
9、使用国产机载双频海洋激光雷达mapper5000采集获得激光回波波形数据，通过数据下载、截取处理获得测区回波波形数据。
10、作为本发明的进一步技术方案：所述步骤b包括如下子步骤：
11、b1、有效波形获取
12、近红外通道、低增益绿光通道与高增益绿光通道相同时间波形，作为多通道距离校正的基础数据。
13、b2、背景噪声去除
14、选取系统发射波形最后50个回波点，计算其强度值平均值pmean，在原波形p基础上减去平均值得到去除背景噪声后的系统发射波形
15、
16、
17、其中p(i)是系统发射波形第i个采样点，n是系统发射波形采样点总数，取值范围一般为100-200，是去除背景噪声后的系统发射波形第i个采样点。
18、b3、截取有效波形
19、设置背景噪声平均值与标准差三倍之和为阈值，沿波形从左向右搜索，记连续5个回波信号强度值大于阈值为波形起始位置pstart；沿波形从右向左搜索，记连续5个回波信号强度值大于阈值为波形终止位置pend。
20、作为本发明的进一步技术方案：所述步骤c包括如下子步骤：
21、c1、高斯函数拟合
22、目前普遍认为高斯信号经地表反射后的接收信号仍为高斯信号，接收高斯信号的表达式可以表示为
23、pt＝a exp[-(t-μ)2/2σ2]
24、其中pt是接收的高斯信号，a是高斯函数强度值，μ是高斯函数平均值，σ是高斯函数方差，t是高斯函数时间；
25、c2、高斯-指数卷积函数拟合
26、由于激光雷达探测器pmt存在的拖尾效应，导致接收的陆地反射高斯回波产生右偏，采用高斯-指数卷积函数拟合这一过程，高斯-指数卷积函数的表达式可以表示为
27、pr＝a exp[-(t-μ)2/2σ2]*exp-kt
28、其中pr是高斯-指数卷积函数，a是高斯函数强度值，μ是高斯函数平均值，σ是高斯函数方差，k是pmt信号衰减系数，*是卷积运算符，t是高斯-指数卷积函数时间；
29、c3、数值微分法
30、数值微分法是信号处理里的一种常用一维信号处理方法，该方法使用有限脉冲响应(fir)零相位数字滤波器来抑制噪声并保存所需内容有效信息。fir零相位数字滤波器表示如下：
31、
32、其中h(n)是2k阶fir零相位数字滤波器，n＝-k,-k-1…k，2k是滤波器的阶数，对波形去除噪声后使用低通数值微分器来提取接收波形中的峰值位置，低通数字微分器得到接收波形的一阶导数，消除接收波形中的高频噪声分量，为了获得有限阶fir滤波器，截断后的理想脉冲响应表示为：
33、
34、其中f(n)是截断后的理想脉冲响应，π是圆周率，n＝1,2,3…k，2k是滤波器的阶数，且f(0)＝0，滤波器阶数为20，υc＝0.4，阻带衰减小于50db，得到最佳的峰值位置估计。
35、作为本发明的进一步技术方案：所述步骤d包括如下子步骤：
36、d1、多通道波形时间差校正
37、经对比，高斯-指数卷积函数拟合效果最好，高斯函数拟合的r2为0.92，高斯-指数卷积函数拟合的r2为0.98，数值微分法结果虽与高斯-指数卷积函数拟合结果相差不大，但容易受到波形形状影响，因此最终对三个通道分别采用高斯-指数卷积函数拟合，将低增益绿光通道和高增益绿光通道的峰值位置校正至与近红外通道峰值位置相同，消除多通道时间差。
38、d2、多通道点云距离差校正
39、在校正多通道波形时间差后，可以使消除由于时间差引起的点云距离差。
40、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明提供了一种基于激光雷达回波波形的多通道距离校正方法，该方法可更加准确获取激光雷达多通道距离，校正不同通道间距离差异，适用于实际激光雷达距离提取与误差校正。
1.一种基于激光雷达回波波形的多通道距离校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达回波波形的多通道距离校正方法，其特征在于，所述步骤a包括如下子步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达回波波形的多通道距离校正方法，其特征在于，所述步骤b包括如下子步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达回波波形的多通道距离校正方法，其特征在于，所述步骤c包括如下子步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达回波波形的多通道距离校正方法，其特征在于，所述步骤d包括如下子步骤：
