本文關鍵詞：時間相關單光子計數(shù)型激光雷達信號分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光雷達系統(tǒng)屬于主動探測系統(tǒng),通過多種不同的工作方式達到繪制目標三維形態(tài)的目的。相對微波雷達系統(tǒng),激光雷達系統(tǒng)具有更高的角分辨率、更小的發(fā)散角等優(yōu)勢,已被廣泛應用于民用和軍事等各領域。時間相關單光子計數(shù)技術是一種隨機信號離散采樣的技術,統(tǒng)計大量的這種隨機信息分析特征。時間相關單光子計數(shù)技術是一種新型的離散采樣技術,具有光子計數(shù)的能力,并具有十分高的時間分辨率。基于時間相關單光子計數(shù)技術原理的激光雷達系統(tǒng),在脈沖式激光測距的原理上,引入時間相關的概念,一方面降低了對激光強度的要求,提高了有效測量的范圍,另一方面提高了測距精度。本論文參考近年來國內(nèi)外相關文獻和樣機,通過建立合理可靠的探測模型；然后利用可靠的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型進行信號處理,達到距離的高精度的提取。由于探測器的輸出信號具有很強的隨機性,提出了一種貝葉斯推論下的馬爾可夫信號方法,通過馬爾可夫技術在當前對目標信號的采樣前提下,完成有關回波峰值位置、峰值幅度等參量的提取,通過重建信號,完成距離特征的提取。依據(jù)貝葉斯理論,無法獲知這些參量各自服從的先驗分布,采用一些后驗預設分布及一些閾值分布,可以有效提高對參量存在空間的探測速度。對這種多參量的組合問題,采用Metropolis算法循環(huán)逐個快速更新這些參量。這些參量構(gòu)成一個全局近似解,利用貝葉斯推論對所有全局近似解進行評估,挑選出最為合適的全局近似解作為問題的全局最優(yōu)解。實驗表明,這種以后驗信息推斷先驗信息的方法,具有高度的準確性和良好的魯棒性。此外,由于目標具有多樣性,從而導致信號具有多樣性。本文提出了一種模擬回火馬爾可夫蒙特卡羅全波形分析方法(Simulated Tempering Markov Chain Monte Carlo, STMCMC),用于求解全波形數(shù)據(jù)中的波峰數(shù)及峰值位置等參量。該方法采用Metropolis更新策略求解波峰數(shù)量和噪聲兩個參量,達到快速求解的目的；而峰值位置和波峰幅值則采用改進的模擬回火策略求解,通過添加的主動干預回火的步驟,實現(xiàn)對參量更新過程的有效探到,以滿足對速度或者運算收斂性的要求。模擬回火馬爾可夫蒙特卡羅全波形分析方法以馬爾可夫算法為基礎,仍保持馬氏鏈的收斂性,從而保證本方法具有良好的魯棒性,實現(xiàn)對全波形數(shù)據(jù)的自動化處理。
【關鍵詞】：激光雷達 時間相關單光子計數(shù)技術 貝葉斯推論 馬爾可夫 蒙特卡羅
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN958.98
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-10
• 1.1 研究背景與選題意義7
• 1.1.1 激光雷達7
• 1.1.2 時間相關單光子計數(shù)型激光雷達7
• 1.2 時間相關單光子計數(shù)型激光雷達研究現(xiàn)狀7-8
• 1.3 本論文的研究重點8-9
• 1.4 論文的組織和結(jié)構(gòu)9-10
• 2 激光雷達系統(tǒng)及其關鍵器件特性分析10-20
• 2.1 激光雷達工作原理10-11
• 2.1.1 相位式激光雷達10-11
• 2.1.2 脈沖式激光雷達11
• 2.2 激光雷達掃描系統(tǒng)11-13
• 2.2.1 振鏡掃描12-13
• 2.2.2 脈沖式激光雷達13
• 2.3 光電探測器13-17
• 2.3.1 雪崩光電二極管14-15
• 2.3.2 光電倍增管15-17
• 2.4 時間相關單光子計數(shù)型激光雷達系統(tǒng)17-20
• 3 時間相關單光子計數(shù)型激光雷達系統(tǒng)原理20-28
• 3.1 時間相關單光子計數(shù)型激光雷達的組成20-23
• 3.1.1 距離選通系統(tǒng)21-22
• 3.1.2 重復突發(fā)照明系統(tǒng)22-23
• 3.2 時間相關單光子計數(shù)型激光雷達探測模型23-26
• 3.3 小結(jié)26-28
• 4 時間相關單光子計數(shù)型激光雷達信號分析28-38
• 4.1 峰值判別法28-29
• 4.2 均值法29
• 4.3 中心均值法29
• 4.4 馬爾可夫蒙特卡羅方法29-37
• 4.4.1 貝葉斯推論31-32
• 4.4.2 馬爾可夫方法32-33
• 4.4.3 實驗及分析33-37
• 4.5 小結(jié)37-38
• 5 時間相關單光子計數(shù)型激光雷達全波形分析38-54
• 5.1 基于Levenberg-Marquardt算法的非線性最小二乘法波形擬合方法39-40
• 5.2 基于Expection-Maximization算法的最大似然估計方法40-41
• 5.3 基于貝葉斯推論的可逆跳躍馬爾可夫蒙特卡羅方法41-42
• 5.4 模擬回火馬爾可夫蒙特卡羅方法42-52
• 5.4.1 數(shù)據(jù)模型和貝葉斯推論42-43
• 5.4.2 模擬回火馬爾可夫蒙特卡羅技術43-46
• 5.4.3 實驗和分析46-52
• 5.5 小結(jié)52-54
• 6. 總結(jié)與展望54-56
• 6.1 總結(jié)54
• 6.2 展望54-56
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及其它成果56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-60

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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3 李東;楊華軍;鄭秋貞;鄧志輝;;距離選通技術在三維成像激光雷達中的應用研究[J];紅外與激光工程;2012年01期

  本文關鍵詞：時間相關單光子計數(shù)型激光雷達信號分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：331341