利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对机载海洋激光雷达探测过程中,透过波动水表面向下传输的激光束质量受波动水表面影响的程度进行了模拟计算,并给出了定量结果和定性结论。为了获得水下传输的激光束质量相关数据,在传统的蒙特卡罗模型中引入了波动水表面影响模型和接收平面能量分布计算的功能。通过模拟计算,得到了不同海面风速条件下机载海洋激光雷达发出的高斯光束透过波动水表面后在接收平面上的能量分布,得出了随着海面风速的增加,高斯光束的光束质量不断下降,机载海洋激光雷达探测效果不断变差的结论。

机载海洋激光雷达通常被应用于近海岸区域的水下地形测绘、水质和水底特征参数的勘测，新的应用需求对测绘精度与勘测精度的要求越来越高，因此需要更精确的雷达信号解析式，实现水深测量、水质和水底特征参数的反演。基于Mclean等给出的光束扩散函数和海水介质传递函数，采用傅里叶变换方法，引入多次散射和脉冲时间展宽的影响，推导了发射系统和接收系统共轴的水底反射光和水体后向散射光信号的解析表达式，给出了系统衰减系数的计算方法，分析了脉冲展宽对深度测量误差的影响，在浑浊海港海水中，脉冲展宽可达到数十纳米量级。该数学模型能够更准确地描述机载海洋激光雷达接收信号的特征，能够用于分析机载海洋激光雷达的性能，并为海水深度的归算、水体与水底参数的反演提供一定的理论依据。

海洋激光雷达发射的激光脉冲在海水中传输, 脉冲波形随深度会发生展宽, 相应的雷达接收系统接收到的信号与激光发射脉冲差异会增大, 该现象会导致以发射脉冲作为匹配滤波器的固定匹配滤波方法在处理深水激光雷达回波信号时产生误判。为了改进匹配滤波算法对于海洋激光雷达回波数据的性能, 使用蒙特卡罗法研究在测区条件下不同深度的激光脉冲在雷达探测器上的波形, 并以这组波形作为深度自适应的匹配滤波器来代替匹配滤波算法中的固定匹配滤波器, 并用南海的实测数据检验算法的性能。实验表明, 自适应深度提取算法相比于匹配滤波算法稳定性和准确性更好。为了验证算法的正确性, 以单波束声呐测深在同一测区的测深数据为基础, 对雷达测深数据进行精度评定。