南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
单光子激光雷达广泛应用于获得三维场景的深度和强度信息。对于多表面目标，如激光经过半透明表面上时，一个像素上探测到的回波信号可能包含多个峰。传统方法在低光子或相对较高的背景噪声水平下无法准确估计多深度图像。因此，提出了一种单光子激光雷达时间相关多深度估计方法。该方法利用信号响应的时间相关性，对点云数据进行多深度快速去噪，能够从背景噪声中识别每个像素上来自多个表面的信号响应。并基于该信号响应集合的泊松分布模型，通过全变分正则化引入像素之间的空间相关性，建立多深度估计成本函数。使用快速收敛的交替方向乘子算法从成本函数中估计深度图像。实验结果表明，所提方法在距离约为1 km处的多深度目标上，相较于常规方法估计深度图像的均方根误差减少了至少27.05%，信号重建误差比提高了至少18.39%，同时数据量减少至原来的4%。证明该方法能够以更小的内存需求和计算复杂度提高单光子激光雷达的多深度图像估计性能。
单光子激光雷达 多深度图像估计 时间相关性 交替方向乘子算法 single-photon lidar multi-depth image estimation temporal correlation ADMM 红外与激光工程
2022, 51(2): 20210885
1 重庆邮电大学 a.通信与信息工程学院
2 b.新一代宽带移动通信重点实验室，重庆 400065
在大规模机器类通信(mMTC)上行免调度非正交多址接入(NOMA)系统中，活跃用户通常以高概率在几个连续时隙传输数据。为了充分利用相邻时隙之间的时间相关性，文章提出了一种改进的动态自适应(IDA)多用户检测算法，将压缩感知的重构思想结合时间相关性实现活跃用户和数据的联合检测。在估计支撑集过程中加入自适应阈值辅助策略选择原子，利用幂函数变步长方法提高稀疏度估计的准确性，并优化迭代终止条件。仿真结果表明，与贪婪重构算法和基于动态压缩感知(DCS)的多用户检测算法相比，在缺乏先验稀疏度条件下，IDA多用户检测算法表现出更优的信号检测性能。
大规模机器类通信 压缩感知 时间相关性 自适应阈值 mMTC compressive sensing time correlation adaptive threshold
1 长春理工大学 电子与信息工程学院, 长春 130000
2 长春理工大学 空间光电技术研究所, 长春 130000
3 长春光客科技有限公司, 长春 130000
为了提高动态大气湍流模拟相位屏时间上的模拟精度, 提出了利用时间协方差测量时间相关性的方法, 在基于液晶空间光调制器(LC-SLM)的大气湍流相位屏模拟方法、时间特性等方面开展了研究。采用功率谱反演法生成湍流模拟相位屏, 给出了时间变量及时间功率谱的计算方法, 搭建了基于LC-SLM的大气湍流相位屏模拟实验系统, 并对上述方法进行了实验验证。实验结果表明: 激光畸变损失情况下, 时间协方差的计算误差可控制在8.0％左右, 且该模拟方法下相位屏的时间模拟精度较好。
大气湍流 时间相关性 时间协方差 功率谱反演法 相位屏 atmospheric turbulence time correlation time covariance power spectrum inversion method phase screen
海军航空大学信息融合所, 山东 烟台 264001
通过研究入射余角44°~69°的海杂波实测数据的时间相关特性、空间相关性及幅度统计特性发现,海杂波相关时间维持在毫秒量级, 且随着入射余角增加, 先增加后减小, 时间相关性最强的入射余角在60°左右, 而平均相关距离单元个数一直增加。针对大入射余角高分辨率海杂波的幅度统计特性提出一种新的海杂波幅度拟合混合分布, 并通过KK分布、Rayleigh分布、对数正态分布及K分布的对比, 证明了新的混合分布对大入射余角海杂波的拖尾部分具有良好的拟合效果。
海杂波 幅度统计特征 大入射余角 混合分布 时间相关性 空间相关性 sea clutter amplitude statistics large grazing angle mixed distribution temporal correlation spatial correlation
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230031
基于相关光子的定标技术能够实现“无标准传递”绝对定标, 研究相关光子的光谱辐射特性及时间相关特性对遥感器在宽波段的辐射定标具有重要意义。 为满足光电探测器在宽谱段量子效率定标需求, 基于相关光子的定标技术有必要从单一波段向更多波段扩展。 根据自发参量下转换所满足的相位匹配条件, 推导出相关光子在晶体内的非共线角计算公式, 通过数值模拟相关光子光谱辐射角度分布规律, 优化晶体相位匹配角, 使得自发参量下转换产生的相关光子具有宽光谱分布, 并且相关光子辐射角度与光谱波长能够一一对应。 根据光谱分布数值模拟结果, 建立了多波段相关光子的光谱分布和时间相关性测量实验系统, 利用该系统测量了四对相关光子的光谱分布、 符合计数、 相关时间以及偏振特性。 其中, 测量的光谱分布范围为633~808 nm, 最大光谱分布测量偏差为1.51 mm, 光谱分布实验测量结果与数值模拟结果符合一致； 测量了四对相关光子对的相关时间, 最小相关时间为0.32 ns, 并在实验中观察到了“符合三峰”现象； 相关光子单光子计数及符合计数与泵浦光的偏振方向呈正弦函数关系。 实验研究表明, 相关光子对具有可见光~近红外宽波段分布、 时间相关及偏振特性。 论文研究结果在国内外尚属首次报道, 该研究结果有望应用于光电探测器在多波段的辐射定标。
相关光子 多波段 时间相关性 偏振特性 Correlated photon Broad-band Time correlation Polarization character 光谱学与光谱分析
2016, 36(5): 1300
为了解决空间遥感凝视型探测器获取的数据量巨大的问题，研究了红外图像的无损压缩。经比较，JPEG2000 国际标准压缩算法具有较好的压缩性能且有相应的ASIC（Application SpecificIntegrated Circuit）芯片易于系统实现。本文对连续的红外图像序列的空间和时间相关性进行了分析，以此为基础提出了一种基于预测和JPEG2000 算法相结合的无损压缩方案，并以ASIC 和FPGA 为平台实现了一个复杂度低、性能高的实时无损压缩系统。对不同复杂程度的源图像进行的压缩实验表明，该系统能够实现连续红外图像平均无损压缩比4.516，与JPEG2000 标准算法相比，无损压缩比提高了59%以上。
红外图像 空间相关性 时间相关性 线性预测 无损压缩 infrared image spatial correlation inter-frame correlation linear prediction JPEG2000 JPEG2000 lossless compression
1 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
2 空间目标测量重点实验室, 北京 100094
3 国防科学技术大学理学院, 湖南 长沙 410073
为解决激光漫反射测距实测数据噪点多，真实回波信号难以可靠在线提取问题，提出一种基于时间相关性的激光漫反射测距回波信号的快速提取方法。基于实测数据特性分析将回波信号提取问题简化为n 点搜索问题，并理论验证了基于时间相关性提取方法的正确性，通过权衡搜索代价与提取精度，给出n 点选取规则。给出短时数据线性度和相邻数据关联度作为时间相关性的具体评价指标，设计遗传算法对缓存数据与在线数据并行寻优，降低搜索时间并提高测距提取精度。中国科学院云南天文台实测数据提取结果表明，该方法对强噪声背景下的微弱回波信号有较强的快速提取能力，为激光漫反射测距回波信号在线提取提供可行思路。
测量 激光漫反射测距 回波信号提取 时间相关性 遗传算法 并行寻优 光学学报
2015, 35(10): 1028002
中国科学技术大学物理系, 安徽 合肥 230026
根据散射屏移动时动态主观散斑时间相关公式，分析了成像系统主要参数对动态主观散斑时间相关性的影响:一般情况下屏表面参数对散斑的时间相关性影响较小; 激光光斑大于成像系统物面分辨斑时，散斑时间相关性由透镜孔径大小决定;激光光斑小于成像系统物面分辨斑的尺寸时，减小激光光斑尺寸能减弱散斑时间相关性。 对以上结果进行了相关的理论模拟和部分实验验证，通过模拟发现，激光光斑小于成像系统物面分辨斑时，散斑时间相关长度和光斑尺寸大小成正比。结论对于 激光投影系统中利用时间平均进行的散斑抑制具有指导意义。
激光技术 动态主观散斑 时间相关性 表面粗糙度 laser techniques dynamic subjective speckle temporal coherence screen roughness
