【摘要】：本文立足于近年來發(fā)展起來的新型沙氏大氣激光雷達(dá)技術(shù),重點(diǎn)開展了大氣回波信號的多項(xiàng)數(shù)字信號處理工作。沙氏大氣激光雷達(dá)系統(tǒng)是基于沙姆定律成像的原理,使用圖像傳感器接收連續(xù)激光的后向散射信號,并利用像素序列獲取不同距離上的大氣回波信號。相比于傳統(tǒng)脈沖激光雷達(dá),由于發(fā)射和接收系統(tǒng)的差異,節(jié)省了大量經(jīng)濟(jì)成本,具有良好的適用性和推廣性。本論文目的在于解決沙氏激光雷達(dá)系統(tǒng)中的信號噪聲問題,提高系統(tǒng)的信噪比,為下一步的反演分析提供高信噪比的大氣回波信號。同時(shí),針對系統(tǒng)中存在的信號漂移問題和近端數(shù)據(jù)點(diǎn)采集過于密集的問題,提出了初步的解決方案。本論文首先介紹了大氣環(huán)境監(jiān)測的背景以及沙氏大氣激光雷達(dá)系統(tǒng)原理,然后從系統(tǒng)的硬件和原理出發(fā)分析了系統(tǒng)的噪聲來源和噪聲性質(zhì)。針對沙氏大氣激光雷達(dá)系統(tǒng)噪聲特點(diǎn),選取了疊加平均濾波器、有限長單位沖擊響應(yīng)濾波器(FIR Filter)、SavitzkyGolay濾波器三種濾波方案,在詳細(xì)闡述了濾波器的濾波原理和設(shè)計(jì)原則后,精心設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)字濾波器。在對信號進(jìn)行濾波處理之后,為了評價(jià)信號的噪聲處理效果,建立了噪聲水平的評價(jià)體系。根據(jù)量化的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),最終選取了合適的濾波器,提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,在保證信號不失真的條件下顯著提高了信噪比。此外,針對沙氏大氣激光雷達(dá)近端數(shù)據(jù)點(diǎn)過多的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了重采樣算法,在不影響信噪比的前提下把近端的數(shù)據(jù)量壓縮了4倍左右。對于沙氏大氣激光雷達(dá)系統(tǒng)中存在的信號漂移問題,實(shí)現(xiàn)了在一定時(shí)間段內(nèi)具有自動(dòng)校正能力的算法。本論文的研究工作,為沙氏大氣激光雷達(dá)系統(tǒng)中的信號分析提供了高信噪比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),使得沙氏大氣激光雷達(dá)系統(tǒng)后續(xù)的反演計(jì)算準(zhǔn)確度得到明顯提升。同時(shí)針對系統(tǒng)存在的近端數(shù)據(jù)點(diǎn)采集較多和信號漂移設(shè)計(jì)的重采樣算法和自動(dòng)校正漂移算法進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN958.98;TB535

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本文編號：2663627