發(fā)布時(shí)間：2021-09-09 17:09

　　針對(duì)目前激光雷達(dá)能見(jiàn)度儀體積大、成本高、操作復(fù)雜等問(wèn)題,本文基于米散射原理,采用共軸的設(shè)計(jì),研制一套激光雷達(dá)能見(jiàn)度探測(cè)系統(tǒng)。然而,實(shí)際獲得的激光雷達(dá)回波信號(hào)極其微弱,再加上各類(lèi)噪聲的影響,降低了系統(tǒng)的有效探測(cè)距離與測(cè)量精度。因此,本文提出了一種基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）的信號(hào)去噪方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)微弱回波信號(hào)的有效提取,具體研究?jī)?nèi)容如下:1、以激光雷達(dá)大氣探測(cè)理論為基礎(chǔ),綜合考慮系統(tǒng)的安全性、成本以及總體性能等因素,運(yùn)用共軸收發(fā)天線(xiàn)以及多芯光纖等新型光子器件與技術(shù),有效降低了激光雷達(dá)能見(jiàn)度探測(cè)系統(tǒng)的成本,使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊。另外,采用光子計(jì)數(shù)方式對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采集,有效提高了系統(tǒng)的探測(cè)能力。2、基于激光雷達(dá)回波信號(hào)的特點(diǎn),本文提出了一種基于EMD的信號(hào)去噪方法（EMD-STRP）。通過(guò)分析本征模態(tài)函數(shù)與回波信號(hào)的相關(guān)性,確定出相關(guān)分量和不相關(guān)分量;在此基礎(chǔ)上,采用粗糙懲罰和軟閾值技術(shù)分別對(duì)這兩種分量進(jìn)行處理,進(jìn)而從強(qiáng)背景噪聲中提取出有用信號(hào)。在仿真實(shí)驗(yàn)中,相較于EMD部分重構(gòu)、EMD硬閾值以及小波變換方法的去噪效果,EMD-STRP具有最高的輸出信噪比與最低的均方根誤差。3、為了驗(yàn)證EMD... 

【文章來(lái)源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１能見(jiàn)度儀的應(yīng)用領(lǐng)域（ａ）航空領(lǐng)域（ｂ）航海領(lǐng)域（ｃ）陸上交通領(lǐng)域（ｄ）軍事領(lǐng)域??激光雷達(dá)能見(jiàn)度測(cè)量是隨著激光技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展而出現(xiàn)的新型能見(jiàn)??度觀測(cè)技術(shù)，具有測(cè)量范圍廣、時(shí)空分辨率高和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)［１（）］

２０世紀(jì)６０年代，前向散射式能見(jiàn)度儀誕生了，它通過(guò)接收到特定角度的散射光強(qiáng)，??計(jì)算其與光源發(fā)射光強(qiáng)之比估算出散射系數(shù)，再利用相關(guān)數(shù)學(xué)模型得到能見(jiàn)度值，測(cè)量??原理如圖１－３所示。該技術(shù)有效避免了基線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題，并且安裝便利、測(cè)量系統(tǒng)體積??小，能進(jìn)行穩(wěn)定的工作，因此被廣泛地應(yīng)用于碼頭、高速公路等場(chǎng)所，代表產(chǎn)品有美國(guó)??Ｂｅｌｆｏｒｔ公司研制的Ｍｏｄｅｌ６０００型前向散射式能見(jiàn)度儀［２２］（圖１－４）。目前，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)??機(jī)構(gòu)研制出前向散射式能見(jiàn)度儀，如中科院安徽光機(jī)所研制的ＨＷ－Ｎ１型，凱邁（洛陽(yáng)）環(huán)??測(cè)有限公司研制的ＣＪＹ－１Ａ型。由于前向散射式能見(jiàn)度儀采樣體積較小，在大氣不均勻??的條件下，測(cè)量結(jié)果容易出現(xiàn)以點(diǎn)代面的問(wèn)題，且利用一定角度上的散射系數(shù)進(jìn)行比例??放大代替總散射系數(shù)會(huì)引入相對(duì)誤差。??主散射角??＇取樣體積＇??圖１－３前向散射式能見(jiàn)度儀探測(cè)示意圖?圖１４Ｍｏｄｅｌ６０００型前向散射式能見(jiàn)度儀??激光雷達(dá)能見(jiàn)度測(cè)量是隨著激光技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展而出現(xiàn)的新型能見(jiàn)??度觀測(cè)手段，通過(guò)激光與大氣微粒相互作用產(chǎn)生的后向散射光信號(hào)，進(jìn)而反演出大氣能??４??

＜ｃ＝Ｓ５５ｐＪ?ＩＩ?ＩＩ??圖１－２雙端式透射儀探測(cè)原理??２０世紀(jì)６０年代，前向散射式能見(jiàn)度儀誕生了，它通過(guò)接收到特定角度的散射光強(qiáng)，??計(jì)算其與光源發(fā)射光強(qiáng)之比估算出散射系數(shù)，再利用相關(guān)數(shù)學(xué)模型得到能見(jiàn)度值，測(cè)量??原理如圖１－３所示。該技術(shù)有效避免了基線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題，并且安裝便利、測(cè)量系統(tǒng)體積??小，能進(jìn)行穩(wěn)定的工作，因此被廣泛地應(yīng)用于碼頭、高速公路等場(chǎng)所，代表產(chǎn)品有美國(guó)??Ｂｅｌｆｏｒｔ公司研制的Ｍｏｄｅｌ６０００型前向散射式能見(jiàn)度儀［２２］（圖１－４）。目前，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)??機(jī)構(gòu)研制出前向散射式能見(jiàn)度儀，如中科院安徽光機(jī)所研制的ＨＷ－Ｎ１型，凱邁（洛陽(yáng)）環(huán)??測(cè)有限公司研制的ＣＪＹ－１Ａ型。由于前向散射式能見(jiàn)度儀采樣體積較小，在大氣不均勻??的條件下

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]后向散射式激光雷達(dá)能見(jiàn)度儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)及回波信號(hào)預(yù)處理[D]. 符超.中國(guó)民航大學(xué) 2015
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[3]基于小波變換的激光雷達(dá)弱信號(hào)處理方法的研究[D]. 王麗娜.黑龍江大學(xué) 2009
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本文編號(hào)：3392470