Mie散射激光雷达回波信号处理方法.pdfVIP

第 4l卷第 l期 红外与激光工程 2012年 1月 Vo1．41No．1 InfraredandLaserEngineering Jan．2012 Mie散射激光雷达 回波信号处理方法 熊兴隆，蒋立辉 ，冯 帅 f中国民航大学 天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津 300300) 摘 要：为了提高Mie散射激光雷达测量斜程能见度的精度 ，提出了一种回波信号处理的组合算法。 首先 ，采用基于经验模式分解 (EMD)的 自适应算法 ，去除回波信号中的高频噪声 ，提高信噪比。其次， 采用基于 动点原理的迭代算法进行消光系数的反演，它不需要准确的边界值就可计算消光系数均 值，同时还能得到准确的边界值，可用于求取消光系数的分布。数值仿真表 明：EMD算法比五点三次 平滑去噪算法输 出信噪比提高4．67dB，不动点迭代算法比最小二乘法估算消光系数边界值算法反演 得到的消光系数均值的相对误差减小31．50％，而迭代次数只有3～5次，因此该组合算法是有效的。 关键词：斜程能见度 ； 消光系数 ； 不动点迭代法； 经验模式分解 中图分类号：TN958．98 文献标志码 ：A 文章编号 ：1o07—2276(2012)01—0089—07 Return signalsprocessingmethodofMiescatteringlidar XiongXinglong，JiangLihui，Feng Shuai (TianjinKeyLabforAdvancedSignalProcessing，CivilAviationUniversityofChina，Tinajin300300，China) Abstract：To improve the slantvisibility measuring accuracy of M ie scattering lidar，a combination algorithm toIreturn signalsprocessing wasproposed．Firstly．the adaptive algorithm based on empirical modedecomposition (EMD)wasappliedtoimprovehteSNR ofreturn signalsbyremovinghtehigh frequency noise．Secondly，hte iteration algorihtm based on fixed point principle was used to invert extinctioncoeffi cient．Usingthisalgorihtm，themeanextinction coeffi cientcouldbecalculatedwihtouthte accuracy boundary value．Additionally， the accurate boundary value was obtained， via which the extinction coefficientdistributingcould beachieved．Numericalsimulationsshow htatthe outputSNR of EMD algorithm increases4．67 dB compared withfive pointthree timessmoothing denoising algorithm； hte relative error ofmean extinction coefficient inverted by fixed pointiteration algorihtm is 31．50％ smallerthan the valueobtained by hteleastsqurae fitting algorithm forhteestimat