【《激光雷达回波信号滤波算法研究文献综述》1800字】

激光雷达回波信号滤波算法研究文献综述1米散射激光雷达国外在利用米散射激光雷达探测云的物理及光学特性、以及云粒子与气溶胶的相互作用等方面研究地比较深入。尤其是美国的JohnsHopkinsUniversity激光雷达系统，该激光雷达可同时发射1064nm、532nm、355nm三个波长的激光，空间分辨率为1.5m，其在研究云粒子，大气气溶胶光学特性等领域发挥了重要作用。2006年，美国发射了卫星CALIPSO，其携带了正交偏振双波长激光雷达，该雷达在532nm波段具有偏振检测功能，用于识别云粒子的状态，提供云粒子和大气气溶胶在30m垂直分辨率及333m水平分辨率下的探测信息。2008年，西班牙的J.L.Guerrero-Rascado利用多波长偏振激光雷达来探测大气中不同形状、尺寸的粒子分布情况。2010年，法国A.Miffre等人利用紫外波段激光雷达探测火山岩中喷发出的火山灰等粒子分部情况，用于分辨硝酸盐、硫酸盐等各类化学微粒。之后，日本筑波大学的Yasuhiro，Sasano等人在理论方面做了大量工作，总结出了东亚地区各种天气气候下气溶胶散射比的参考值，很大程度上减小了研究气溶胶物理及光学特性时的误差。国内与米散射激光雷达相关的研究较少。中国科学院光机所研制出了多种米散射激光雷达，包括AML-1车载测污激光雷达、L625激光雷达及L300双波长激光雷达，其中的L300双波长激光雷达具有便携可移动、体积小、性能稳定等特点，所发射激光的波长为1064nm与532nm。该雷达系统的四个通道分别同时对应于对流层下部和中上部气溶胶光学特性的探测，通过分层实现同时探测整个对流层的大气气溶胶。中科院院士石广玉及其团队于1998年在青藏高原利用L300双波长激光雷达（该雷达由日本名古屋大学赞助，其结构如图1.1所示）探测拉萨上空20~30km的平流层的微粒，分析出其浓度、形状和分布呈现很大程度的不均匀性。图1.1为L300双波长激光雷达结构示意图。图1.1L300双波长激光雷达结构示意图Fig1.1L300Dual-wavelengthLidarStructure2激光雷达回波信号滤波算法目前，常用的激光雷达回波信号滤波方法主要有小波变换法、滑动窗口法、EMD法等。2011年，刘伟光采用滑动窗口法和中值滤波法提高了激光雷达回波信号的信噪比，毛建东等人提出了小波包平均阈值法，用于降低激光雷达回波信号中的噪声，同时提高信号强度，该滤波方法的去噪声效果远超小波全局阈值法和小波包默认阈值法。2013年，田鹏飞等人利用EMD法得到了米散射激光雷达信号去噪的高频IMF剔除标准。2015年，蒋立辉等人提出了一种自适应算法与EMD算法相结合的组合算法，有效地抑制了EMD算法的模态混叠现象。2016年，周智荣等人通过小波软阈值法大大提高了激光雷达系统的有效探测距离，刘增东等人提出利用EMD法与频域变换法实现米散射激光雷达回波信号的去噪声处理。在以上算法中，信号和噪声的统计特性均未得到充分利用。激光雷达回波信号的统计特性随时间推移而变化，噪声的统计特性可通过分析远场实验数据获得。自适应滤波器对于有统计规律的信号有很好的去噪声效果。1990年，Rye等人提出利用扩展的卡尔曼滤波器对激光雷达回波信号中的斑纹噪声进行去噪声处理。2000年，P.L.Fuehrer等人提出一种利用自适应滤波器的信号处理方法，克服了拉曼激光雷达中水汽混合比反演失衡的问题。2009年，范强等人采用自适应滤波器处理拉曼激光雷达中的二氧化碳回波信号，有效提高了二氧化碳浓度的探测精度。2014年，王斌等人提出利用自适应算法来自动调整滤波器参数，使得目标函数值趋于最小，从而实现最优滤波，该自适应表面滤波器广泛应用于机载激光雷达扫描点云分类。参考文献[1]高西全，丁玉美．数字信号处理[M]．西安：西安电子科技大学出版社.2008[2]刘君.大气温度及气溶胶激光雷达探测技术研究[D].西安理工大学,2008.[3]现代电子技术顾J.米散射激光雷达探测大气消光特性研究%StudyonExtinctionCharacteristicsBasedonMieLidar[J],2009,032(023):30-32.[4]韩勇.激光雷达的噪声分析与处理[D].哈尔滨工程大学.[5]Villanueva-LunaAE,Jaramillo-Nun?EzA,Sanchez-LuceroD,etal.De-NoisingAudioSignalsUsingMATLABWaveletsToolbox[M].InTech,2011.[6]Mallat,S.,Hwang,etal.Singularitydetectionandprocessingwithwavelets[J],1992.[7]夏俊荣,张镭.Mie散射激光雷达探测大气气溶胶的进展%J干旱气象[J],2006,(04):68-72+81.[8]辛文辉,华灯鑫,李仕春,etal.激光雷达多通道高速数据采集系统设计[J].量子电子学报,2014,31(03):355-360.[9]高昕.可重构激光雷达数据采集平台研究[D].中国科学技术大学,2014.[10]郑龙,葛烨,电子测量技术刘J.空间多通道激光雷达回波信号数据采集系统设计[J],2014,(4):121-124.[11]戴永江,激光雷达技术[M],北京:电子工业出版社,2010:426-453.[12]陈涌,王玉兰,周鼎富,etal.基于小波多分辨率分析的激光雷达弱信号处理[J],2005,29(3).[13]陈胜哲.大气水汽探测激光雷达系统仿真与数据反演[D].北京理工大学,2014.[14]周智荣,华灯鑫,杨蓉,etal.Mie散射激光雷达回波信号小波去噪方法%J光子学报[J],2016,45(07):