1 武汉大学 遥感信息工程学院，湖北 武汉 430079
2 深圳大学 自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室，广东 深圳 518060
全波形激光雷达测距精度，又称测距重复精度或测距标准差，受激光器出光稳定性、激光脉宽、探测器响应时间抖动、电路噪声、波形形态、波形采样频率和波形处理算法等因素影响。理论分析了不同采样频率和不同脉宽对全波形激光雷达测距精度的影响，并采集不同的采样频率(1.25、2.5、5 GHz)和不同脉宽(1、2、3、···、10 ns)条件下的波形数据，经滤波、插值、波形提取等预处理后，利用线性高斯拟合、加权线性高斯拟合、迭代加权线性高斯拟合、期望最大化算法、和Levenberg Marquardt算法共5种算法计算测距值并统计测距精度。实验结果表明，EM算法获得的测距精度相比其他4种算法受到波形畸变的影响最小；加权线性高斯拟合算法获得的测距精度受采样频率变化的影响最小；相同波形幅值条件下，实际脉宽增加2.47倍，利用EM算法获得的测距精度从0.97 mm下降至1.18 mm，因此增加脉宽会降低测距精度；在光脉宽为4 ns的情况下，5 GHz采样频率数据在EM算法获得的测距精度分别为2.5 GHz、1.25 GHz采样频率数据的测距精度的1.71倍和3.07倍，而当2.5 GHz和1.25 GHz采样频率数据分别插值2倍和4倍至5 GHz后，仅为1.17倍和1.29倍，因此提高采样频率能够提高测距精度，而对低采样频率数据进行插值能够获得接近高采样频率数据的测距精度。
全波形激光雷达 采样频率 距离测量 高斯拟合算法 full-waveform LiDAR sampling frequency distance measurement Gauss fitting algorithm 红外与激光工程
2022, 51(4): 20210363
中南大学物理与电子学院, 湖南 长沙 410083
为建立稳定的光纤光栅传感器波长解调系统,利用可调谐法布里-珀罗滤波器的窄带滤波特性实现对宽带光源的线性扫描,采用放在恒温箱的高精度参考光栅标定法布里-珀罗标准具的方法,提供多个间隔相同、幅值平稳的波长参考点。将采集到的原始数据序列采用改进的小波阈值去噪算法(使用新的阈值函数和阈值)进行平滑滤波处理,通过高斯拟合算法的核心思想得到粗峰值序列,再进行二次处理,去掉无效峰,修正部分峰的位置,搭建了光纤光栅位移传感器的实时监测解调系统,与螺旋测微仪相比精度稳定在0.25 mm左右。
光纤光学 可调谐法布里-珀罗滤波器 法布里-珀罗标准具 小波阈值去噪 高斯拟合算法 激光与光电子学进展
2018, 55(1): 010601
1 西北工业大学,水下信息与处理国防科技重点实验室,西安,710072
2 西安电子科技大学,技术物理学院501教研室,西安,710071
将小波消噪方法应用在采用CCD器件作为光传感器的尾流气泡光散射空间谱强度分布检测技术中,发现CCD输出经过消噪后的高斯拟合曲线比其直接进行高斯拟合的结果更逼近实际的气泡光散射谱强度分布,可以有效减小测量误差,使高斯拟合算法得以优化,从而解决了CCD饱和与测量噪音对散射谱强度分布半值宽度和峰值的影响,提高了用气泡光散射谱强度分布判断水中气泡存在和气泡大小的准确度.
尾流 高斯拟合算法优化 小波消噪 CCD
