本文關(guān)鍵詞：運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 光子計(jì)數(shù) 運(yùn)動條件 數(shù)據(jù)處理 激光雷達(dá) 仿真

【摘要】：光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)是一種基于微弱光子信號探測的主動光電探測技術(shù),能夠響應(yīng)回波信號中的每一個(gè)光子,有效解決激光雷達(dá)有限的系統(tǒng)資源和整體性能之間的矛盾。隨著激光測距技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入,利用激光測距原理來實(shí)現(xiàn)地形地貌的三維信息測量,為陸地觀測和城市建模提供高精度的表面信息成為激光測距系統(tǒng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域,機(jī)載激光測距等運(yùn)動條件下對目標(biāo)距離信息的測量受到人們越來越多的重視。此外,作為光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)的重要功能之一,對地面目標(biāo)距離信息的獲取尤其是地面動目標(biāo)檢測在監(jiān)視地面交通流量等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。因此,研究運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù),有利于實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)對運(yùn)動目標(biāo)距離信息的快速有效提取,提高光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)探測效率。論文介紹了光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用背景和發(fā)展現(xiàn)狀,研究了運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)的探測機(jī)制,分析了回波光子信號統(tǒng)計(jì)特性,探測概率等光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)中涉及到的理論問題。針對運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光測距背景,建立了目標(biāo)運(yùn)動模型和系統(tǒng)探測模型;根據(jù)光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)回波信號特點(diǎn),基于Matlab生成了符合統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律的包含目標(biāo)回波和噪聲回波的仿真回波信號。對傳統(tǒng)的光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法進(jìn)行了研究,結(jié)合運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光測距特點(diǎn),提出了改進(jìn)的基于柵格濾波的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法和基于目標(biāo)運(yùn)動相關(guān)性匹配的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法,利用兩種算法對仿真回波數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理并利用真實(shí)試驗(yàn)環(huán)境下測得的回波數(shù)據(jù)對算法處理性能進(jìn)行了驗(yàn)證,最終將回波數(shù)據(jù)中的噪聲信號有效濾除,成功提取出目標(biāo)信號的運(yùn)動軌跡。相較于傳統(tǒng)的光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法主要針對靜止目標(biāo)測距的特點(diǎn),論文提出的算法對運(yùn)動模式下的測距點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理具有更好的適應(yīng)性,而且避免了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理算法過于依賴于對目標(biāo)距離信息精確預(yù)測的缺點(diǎn)。最后,針對運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理需求和算法特點(diǎn),對算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了器件選型,為后續(xù)算法的實(shí)現(xiàn)以及對光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法的深入研究提供了有意義的參照。
【關(guān)鍵詞】：光子計(jì)數(shù) 運(yùn)動條件 數(shù)據(jù)處理 激光雷達(dá) 仿真
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN958.98
【目錄】：

• 致謝3-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1.緒論10-24
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究現(xiàn)狀11-21
• 1.2.1 國外光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 國內(nèi)光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究現(xiàn)狀16-21
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容21-24
• 2 光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)探測理論研究24-32
• 2.1 光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)基本探測原理24-25
• 2.2 激光雷達(dá)方程25-27
• 2.3 光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)回波光子探測概率27-28
• 2.4 背景光噪聲理論28-29
• 2.5 死時(shí)間效應(yīng)對探測概率的影響29-32
• 3 光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)理論研究32-40
• 3.1 泊松濾波算法理論研究32-36
• 3.2 基于局部距離統(tǒng)計(jì)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波算法理論研究36-38
• 3.3 基于邊緣檢測的點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波算法理論研究38-40
• 4.運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)回波光子信號模擬40-50
• 4.1 運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)回波光子探測模型建立40-43
• 4.2 目標(biāo)運(yùn)動模型建立43
• 4.3 回波光子信號觀測模型建立43
• 4.4 回波光子信號處理模型建立43-44
• 4.5 運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)模擬回波序列生成44-48
• 4.5.1 目標(biāo)回波序列生成44-46
• 4.5.2 噪聲回波序列生成46-47
• 4.5.3 合成回波序列生成47-48
• 4.6 模擬回波序列數(shù)據(jù)存儲48
• 4.7 模擬回波序列生成結(jié)果及分析48-50
• 5.運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法設(shè)計(jì)50-84
• 5.1 基于柵格濾波的運(yùn)動條件下光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法設(shè)計(jì)50-55
• 5.2 基于柵格劃分的點(diǎn)云數(shù)據(jù)算法處理結(jié)果及分析55-56
• 5.3 基于柵格劃分的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法局限性分析56-57
• 5.4 基于目標(biāo)運(yùn)動相關(guān)性匹配的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法設(shè)計(jì)57-65
• 5.4.1 基于目標(biāo)運(yùn)動相關(guān)性匹配的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法原理59-61
• 5.4.2 基于目標(biāo)運(yùn)動相關(guān)性匹配的點(diǎn)云數(shù)據(jù)初始處理算法設(shè)計(jì)61-63
• 5.4.3 基于目標(biāo)運(yùn)動相關(guān)性匹配的點(diǎn)云數(shù)據(jù)跟蹤處理算法設(shè)計(jì)63-65
• 5.5 基于目標(biāo)運(yùn)動相關(guān)性匹配的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法仿真結(jié)果及分析65-72
• 5.6 算法硬件實(shí)現(xiàn)與器件選型分析72-78
• 5.6.1 輸入數(shù)據(jù)所需存儲空間分析72-74
• 5.6.2 目標(biāo)運(yùn)動相關(guān)性匹配計(jì)算量分析74-76
• 5.6.3 算法計(jì)算量及所需存儲空間綜合分析76-77
• 5.6.4 器件選型綜合分析77-78
• 5.7 兩種算法處理性能比較78-82
• 5.7.1 目標(biāo)回波信號探測概率分析78-79
• 5.7.2 兩種算法的計(jì)算量分析79-81
• 5.7.3 兩種算法處理性能綜合分析81-82
• 5.8 真實(shí)試驗(yàn)環(huán)境下算法處理性能驗(yàn)證82-84
• 6 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 研究總結(jié)84-85
• 6.2 未來展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和研究成果90

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曾飛;高世杰;傘曉剛;張鑫;;機(jī)載激光通信系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J];中國光學(xué);2016年01期

2 楊子健;陳鋒;李抄;吳太虎;;微脈沖激光雷達(dá)中的光子計(jì)數(shù)死區(qū)時(shí)間瞬態(tài)效應(yīng)[J];光學(xué)精密工程;2015年02期

3 夏少波;王成;習(xí)曉環(huán);駱社周;曾鴻程;;ICESat-2機(jī)載試驗(yàn)點(diǎn)云濾波及植被高度反演[J];遙感學(xué)報(bào);2014年06期

4 魏浩翰;何立恒;李杰;;基于邊緣檢測濾波的機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理[J];森林工程;2013年06期

5 何偉基;司馬博羽;苗壯;陳云飛;陳錢;顧國華;;光子計(jì)數(shù)三維成像激光雷達(dá)反轉(zhuǎn)誤差的校正[J];光學(xué)精密工程;2013年10期

6 屈恒闊;張清源;阮友田;;掃描成像跟蹤激光雷達(dá)[J];中國光學(xué);2012年03期

7 蔡銀橋;童小華;舒嶸;;基于線狀陣列掃描的激光雷達(dá)快速三維成像[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年07期

8 李福金;秦志偉;;基于航空LIDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取城市地區(qū)建筑物的目標(biāo)[J];測繪與空間地理信息;2011年03期

9 張忠萍;張海峰;高皓;瞿鋒;;高重復(fù)率SLR數(shù)據(jù)預(yù)處理方法的實(shí)現(xiàn)[J];測繪科學(xué);2011年03期

10 楊欣;姚海燕;;平面點(diǎn)云邊界參數(shù)識別[J];中國西部科技;2009年27期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曾齊紅;機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理與建筑物三維重建[D];上海大學(xué);2009年

，

本文編號：779072