第六届中国激光雷达遥感学术会议
基本信息
2020-09-22
2020-09-22
中国光学工程学会;西安理工大学
会议文集
21. 基于相干多普勒激光雷达的风雨同时探测
摘要： 多普勒测风激光雷达是一种有效的具有高时空分辨率的遥感测风仪器.然而,由于雨滴反射的干扰信号,在雨天条件下进行精确的风廓线测量是一个挑战,但是这也为探测降雨提供了一种可能.在这项工作中,一台垂直指向的1.5μm全光纤相干多普勒激光雷达被应用于风和雨的同时探测.由于相干多普勒激光雷达能够进行精确的频谱测量,因此在下雨天,它可以同时检测到气溶胶和雨滴的回波信号.具有速度差异的气溶胶和雨滴的回波信号会导致多普勒频谱出现两个峰值,从而可以根据频谱宽度来识别降雨事件.通过双高斯模型拟合多普勒频谱,可以获得两个速度,分别为风速和雨速.与微雨雷达结果的对比验证了多普勒激光雷达探测降雨的能力,同时也降低了多普勒激光雷达在雨天条件下风速的错误探测概率.
提交时间：2020-09-22
22. 基于神经网络的条纹管激光雷达回波信号分类
摘要： 对机载条纹管激光雷达的回波信号利用神经网络的方法进行了分类.比较分析了四种不同目标的典型回波信号,提取了回波信号的强度和形态作为分类特征,利用MATLAB构建了一个BP神经网络分类器.在此基础之上,对隐含层神经元的数量、网络的学习算法和训练样本的数量对分类效果的影响进行了对比和选取.分类的结果表明,该分类器的精度能够达到96％,Kappa系数为0.95,这表明这种分类器能够对回波信号准确地分类.
提交时间：2020-09-22
23. 基于视觉测量的目标定位技术及结构参数优化
摘要： 针对大尺寸、长距离、非接触条件下的目标定位技术需求,提出了一种基于视觉测量的目标定位技术.许多视觉测量方法寻求在PnP算法改进上得到更高精度,而没有考虑到特征点数目增加对测量精度造成的影响,基于此,通过引入测量基线的概念设计出一种精度可定量提高的合作式靶标.首先通过测量模型的建立和精度分析,利用误差传播理论得出了n点式靶标测量精度的函数解析式,进一步详细分析与验证了各影响项所带来的影响,并讨论了合作靶标特征点排布形式对精度的影响情况,在此基础上进行了靶标布局以及结构参数的优化以进一步提高测量精度.实验结果表明,以所设计的16点环阵式靶标为例,其重投影误差较同尺寸P4P靶标减少了约50.3％,立体靶标则进一步将重投影误差降低了39.2％.该技术不仅可用于特殊环境下的目标定位识别,更适用于复杂系统中的单元状态监测.
提交时间：2020-09-22
24. 基于证据网络的场景可识别性分析
摘要： 针对目标识别任务规划及模板制备的实际需求,为实现目标及其所在场景可识别性程度的定量评价,提出了一种基于证据理论的场景可识别性分析算法.在获取目标及其所在场景的保障数据,并设定成像参数后,首先选取一定数量的显著地物作为场景的节点;然后,从尺度显著性、形状唯一性和可视性三个方面评估各个地物在不同观察角下的可识别性程度,并以此作为场景中各节点的基本信度分配;最后,通过地物轮廓点数定义表征各节点间相互支撑度的条件信度函数,利用证据理论进行推理、融合各个节点信息,得到整个场景的可识别性分析结果.实验结果证明,使用文中算法得到的分析结果合理、有效,能够满足任务规划的需求,具有较大的工程实用价值.
提交时间：2020-09-22
25. 基于车载激光雷达走航观测的石家庄及周边地区气溶胶空间分布特征
摘要： 运用微脉冲激光雷达对气溶胶的垂直分布特征进行遥感观测逐渐普及,但传统观测往往局限于固定站点,无法反映区域内气溶胶整体分布情况.该研究以石家庄市为中心,运用车载便携式激光雷达对城市内部及其周边区域开展大气环境立体走航观测,绘制出气溶胶三维空间分布信息.结果表明:(1)该地区大气污染受地形影响,西侧太行山阻断了汾河盆地的气溶胶输送,气溶胶于太行山东麓的山前低地汇聚,向东至广阔的平原扩散开;(2)石家庄东北至南部形成气溶胶汇聚区,其聚集程度由东北向南逐渐增强,此外太行山与燕山走向的西北部分的清洁区与污染汇聚区有明显分界;(3)石家庄市区外环线的气溶胶垂直扩散能力强、颗粒物不规则度较高,可能存在多源混合,市区气溶胶聚集高度的空间方位差异可能由污染源分布的不均衡所致.
提交时间：2020-09-22
26. 多光谱激光雷达波形数据处理及应用
摘要： 多光谱全波形激光雷达可同时获取隐含光谱信息在内的全波形综合信息,波形分解是影响多种回波参数反演精度的关键技术.提出了一种适用于多光谱激光雷达数据的波形分解方法,对各个通道灵活选择拟合子函数,充分利用多个通道之间的空间相关性,实现对目标的空间位置和光谱信息的精确提取;建立了光谱空间和RGB色彩空间之间的映射关系,实现目标的三维色彩重建.实验测试结果表明:该方法有效克服了环境光干扰,可实现全天时的目标三维色彩重建.通过与现有方法比较,误差标准差和决定系数R2这两个误差评估指数均验证了所提出的方法具有更高的测距精度和色彩信息反演精度.另外,实验结果验证了实验测试结果表明:该方法可实现全天时的目标三维色彩重建,有效克服了弱回波信号丢失、环境光干扰等影响,通过设定最佳脉冲累积数可有效提高兼顾了目标的测距精度和色彩信息反演数据处理精度和扫描效率.未来可通过优化激光探测波段,将该方法拓展到其他激光雷达系统上,进一步提高目标三维色彩重建精度.
提交时间：2020-09-22
27. 大量程高灵敏度的光纤光栅低频振动传感器研究
摘要： 针对低频振动检测的需求,研制了一种基于柔性铰链的光纤光栅(FBG)振动传感器,实现了在一定范围内对低频信号的高精度测量.根据传感器的理想结构模型,结合力矩平衡方程和拉格朗日方程给出了传感器的灵敏度和固有频率的计算方法,并采用ANSYS软件对传感器的结构进行有限元分析,得到了一阶谐振频率为92.457Hz.通过性能测试试验,传感器在0.5～55Hz这个频率范围内平坦度好,固有频率为91Hz,与有限元分析结果一致,灵敏度为1.94nm/g,线性度为99.99％.其纵向灵敏度远优于横向灵敏度,具备较强的横向抗干扰能力.
提交时间：2020-09-22
28. 应用于区域三维风场测量的船载激光测风雷达
摘要： 针对区域风场测量在海上风能资源评估、海洋灾害天气防控等方面存在广泛的应用前景,研制了一种船载激光测风雷达,采用全光纤脉冲相干探测原理,结合组合惯导进行风场数据校正,完成三维风场测量.可克服运动中船的姿态、速度等因素对多普勒频移的影响,实时获取航线上更准确的中低空风场信息.通过船载激光测风雷达与地基激光测风雷达三维风场探测对比试验,验证了船载激光测风雷达三维风场测量数据的准确性.在船载试验中,以地基激光测风雷达作为标准器,船载激光测风雷达的风速、风向及垂直气流测量误差分别为0.52m/s、6.24°和0.34m/s.
提交时间：2020-09-22
29. 改进简单多尺度法的激光雷达云检测
摘要： 激光雷达作为大气主动遥感探测的重要手段之一,被广泛用于气溶胶和云层探测.基于简单多尺度层检测算法,通过添加尺度个数阈值,提出了一种在时均可提高云底反演高度准确性的云检测算法.该算法通过仿真云层内部多峰时的回波信号,得到了最优化尺度个数阈值范围;同时通过添加特征段合并有效减少了单层多峰情况下的漏判.分别使用微分零交叉法、简单多尺度法和改进后的算法对532nm米通道激光雷达在2019年5～7月探测的20组探测时长75min以上、结构稳定、时序上无突变的有效数据进行检测,并以微分零交叉法的云底高度为准,通过改进算法得到的均方根误差平均减小32.65％,不确定度平均减小33.80％,验证了改进算法在提高云底高度准确度上的有效性.
提交时间：2020-09-22
30. 机载激光雷达测深系统大规模应用测试与评估——以中国海岸带为例
摘要： 机载激光雷达水深测量是海岸带海陆一体地形测量的一种有效技术.目前,我国尚未形成成熟的实用化机载激光雷达测深系统,也缺乏大规模机载激光雷达测深生产应用经验,急需开展机载激光雷达测深系统应用测试.基于CZMIL NovaⅡ机载激光雷达测深系统,在我国海南、广东、广西等南海北部海岸带,开展了机载激光雷达最大测深、测量精度、测量效率等3个方面的应用测试.结果表明,海南蜈支洲岛、广西涠洲岛、广东台山市赤溪镇3个典型区成图最大测深分别达到30、16、3m,基本符合系统标称测深能力,最大测深受水体清澈度、底质反射率、飞行航高等多种因素影响;海南蜈支洲岛海域30m深度附近的深度测量精度为0.369m,符合系统标称精度;基于运-12E型飞机平台,采用常规飞行参数,1个架次有效飞行面积约100km2、测线长度约500km,一年可飞行面积约8000～12000km2,测线长度约40000～60000km.此次机载激光雷达测深系统在中国海岸带的大规模应用测试对国内机载激光雷达测深技术研发与应用具有重要参考意义和科学价值.
提交时间：2020-09-22
31. 机载逆合成孔径激光雷达微动目标稀疏成像
摘要： 将逆合成孔径雷达成像原理应用于激光波段和机载平台,在千公里级别探测距离上实现了对空间锥形目标的稀疏微动成像,对应距离/方位分辨率均为厘米级.通过建立机载逆合成孔径激光雷达成像模型,分析了平台和目标复合运动条件下的目标斜距和雷达回波构成,验证了机载逆合成孔径激光雷达对微动目标探测的可行性.针对激光波段方位向重复频率高、系统复杂和数据冗余等问题,提出了一种基于空间域压缩感知的微动目标稀疏成像算法,在方位向稀疏观测条件下,建立微动目标线性观测模型,并利用基于l1范数的优化方法进行稀疏信号求解,实现微动目标图像重构.基于电磁计算数据的实验结果验证了所提方法的有效性.
提交时间：2020-09-22
32. 气溶胶消光系数反演PM2.5质量浓度方法研究
摘要： 2017年11月1日～2018年5月15日在济南市泉城广场空气质量监测点位开展微脉冲激光雷达水平探测,实验期间能见度、常规污染物浓度以及PM2.5化学组分同步观测,定义能见度仪所在处为参考层处,采用Fernald方法计算水平气溶胶消光系数,进一步利用线性回归模型建立PM2.5浓度、消光系数、PM2.5化学组分之间的关系式,通过趋势比对、相关系数和标准化平均偏差研究该关系式的反演精度.结果显示:结合能见度仪反演消光系数更为准确;反演的消光系数与PM2.5质量浓度之间具有较好的正相关关系(相关系数R=0.75),同时消光系数、PM2.5质量浓度均与PM2.5化学组分中的SO42-、NH4+、OC、NO3-、EC有较高的相关性,利用线性回归模型建立PM2.5浓度、消光系数、PM2.5化学组分之间的关系式,该定量关系式反演的PM2.5质量浓度与实际监测值在趋势上基本一致,二者相关性较好,相关系数为0.83.标准化平均偏差为18％,相对偏离程度较小.
提交时间：2020-09-22
33. 海上升压站自动巡检机器人颜色检测算法研究
摘要： 海上升压站自动巡检系统是一种面向海上升压站全站的智能巡检机器人系统,主要完成对海上升压站中电缆、设备、仪表等装置的自动化巡检任务.设备的运行状态往往通过指示灯的颜色判断,这是自动巡检的一项关键任务.由于指示灯的半透明特性,其在不均匀光照下存在反光问题,使得颜色和亮度信息及其非均匀特性的混合,造成了指示灯图像的“数据不敏感特征”.传统的RGB颜色空间的均匀性较差,使得只依靠RGB颜色空间对指示灯颜色检测存在较大误检.相对于RGB空间,HSI空间能够非常直观的表达色彩的明暗、色调以及鲜明程度,方便进行颜色之间的对比.因此,文中提出将指示灯图像从传统的RGB颜色空间转换到HSI空间,通过提取H分量计算直方图相似度的指示灯颜色检测方法.实验结果表明,该方法大大提高了指示灯颜色检测精度,尤其在不均匀光照下有较强的抗干扰能力.
提交时间：2020-09-22
34. 激光成像雷达近程大动态范围实时高精度测距方法
摘要： 为了满足无人驾驶、车载避障等应用需求,激光成像雷达通常需要识别几米到几百米大动态范围内的目标信号.限于体积成本,当激光雷达不具备自动增益控制功能时,如何实现从饱和到非饱和回波信号的高精度测量是激光雷达测距技术急需解决的问题.传统的激光成像雷达多采用时间数字转换器的边沿测距方法,该方法对于近距离饱和波形测距效果较好,但对于远距离小信号成像能力有限,因此提出了基于高速模数转换的全波形匹配测距方法.该方法通过对回波脉冲与高分辨率模板波形的滑动匹配,求取高精度的回波脉冲峰值位置.并在FPGA上实现了优化的快速收敛方法,提高了算法执行速度,在保证了测距精度的同时提高了激光成像雷达的有效成像范围.通过大量的成像实验验证,激光成像雷达测距精度可达2.7cm,有效成像范围可达200m以上.
提交时间：2020-09-22
35. 激光角度欺骗干扰中干扰超前量研究
摘要： 干扰超前量的设置对激光角度欺骗干扰的成功概率有着重要的影响.通过建立激光角度欺骗干扰中制导信号和干扰信号被波门录取的概率模型,推导并验证了最优干扰超前量公式.通过仿真研究了不同影响因素对最优干扰超前量设置的影响.仿真结果表明:波门宽度、制导信号脉冲间隔误差、干扰信号脉冲间隔误差对最优干扰超前量的设置均有较大影响.最优干扰超前量与波门宽度成正比,制导信号脉冲间隔误差越大、干扰信号脉冲间隔误差越小,最优干扰超前量越大.设置合适的干扰超前量可以大幅度提高激光角度欺骗干扰的干扰概率.
提交时间：2020-09-22
36. 激光雷达探测海洋物质垂直分布的应用及发展趋势
摘要： 有效探测海洋物质垂直分布,对开展海洋生物地球化学循环过程研究、维持海洋生态健康和资源利用都起到至关重要的作用.相比于其他探测技术,激光雷达探测海洋物质,具有全天候、时空分辨率高、能够快速、高效地获得其垂直分布信息的优势.基于不同的探测机制,通过对其国内外海洋激光雷达应用情况的分析,涉及海水浊度、叶绿素浓度、CDOM、以及鱼群和浮游生物群落分布等多个方面,对目前激光雷达技术探测海洋物质垂直分布时存在的问题进行讨论,进而对该技术的发展趋势总结出若干观点.
提交时间：2020-09-22
37. 用于气溶胶雷达的高能量全固态Nd∶YAG调Q激光器
摘要： 通过半导体激光二极管(LD)垂直阵列端面泵浦Nd∶YAG晶体获得了高能量1064nm调Q激光输出.根据LD波长随温度线性变化的物理特性,通过调节LD温度改变泵浦光波长,使其偏离Nd∶YAG的吸收峰,降低了激光介质泵浦端面增益,有效抑制了制约调Q激光输出能量的自激振荡.在LD泵浦能量530mJ时,产生了95mJ的1064nm激光输出,相应的光光转换效率为18％,调Q动静比为73％,激光脉宽8ns,光束发散角为2.5mrad.
提交时间：2020-09-22
38. 纳秒激光烧蚀金属推进性能的实验研究
摘要： 为研究纳秒激光烧蚀金属工质的推进性能,在约40Pa的背景压力下,采用波长为532nm和1064nm,脉宽为8ns和15ns的Nd∶YAG激光器对金属Al、Fe、Ni、Y进行烧蚀实验,研究了不同激光参数下金属的烧蚀量、比冲、冲量耦合系数和激光能量利用率.研究结果表明,金属的烧蚀量受激光吸收率和金属熔沸点的制约,Fe的烧蚀量最大,Y的烧蚀量最小;高功率密度下(＞2.71×1010W/cm2),Y的烧蚀比冲和激光能量效率最大,而Fe的烧蚀比冲和激光能量效率最小.基于基态原子激发形成等离子体的机制和等离子体对入射激光的屏蔽效应分析了不同金属烧蚀特性变化的原因.研究结果对金属工质靶的选取有一定的参考意义.
提交时间：2020-09-22
39. 臭氧浓度探测的CCD光束成像系统设计与仿真
摘要： 为了研究CCD光束成像技术探测臭氧浓度廓线有效探测距离及反演方法,设计了一台硬件探测系统.该系统选用266、280砌两个波长的连续激光作为差分吸收的光源.基于激光功率、曝光时间、CCD有效接收面积、气溶胶的浓度和臭氧的浓度等主要参数,对探测信号的信噪比进行数值仿真.假设气溶胶分为清洁、污染和重污染三种情况,臭氧浓度分为低和高两种情况,仿真结果表明:在探测误差小于10％的情况下,低臭氧浓度时三种不同气溶胶的条件下,有效探测距离皆大于2km;高臭氧浓度时,在清洁型和污染型的气溶胶条件下,有效探测距离仍大于2km,重污染条件下的有效探测距离为1.7km;臭氧浓度的反演结果与假设高度廓线基本一致.仿真结果有利于了解臭氧浓度廓线探测的CCD光束成像系统的最优参数设定,进而实现对臭氧浓度廓线的有效探测.
提交时间：2020-09-22
40. 重加权稀疏非负矩阵分解的高光谱解混
摘要： 近年来基于非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization,NMF)的高光谱图像解混方法引起了大家的广泛关注.但是由于NMF问题的非凸性,该方法并不能保证解的唯一性,容易陷入局部极小.为了缩小NMF问题的解空间,提高解混精度,提出了一种新的丰度重加权稀疏NMF(ARSNMF)的解混方法.首先,考虑到丰度矩阵的稀疏性,稀疏约束被添加到NMF模型中.接着,考虑到问题计算复杂、不易于优化,将其转化为重加权稀疏约束的形式,既实现了的稀疏效果,又解决了范数难以求解的问题.为提高算法收敛速度,采用交替方向乘子算法(ADMM)对模型进行优化,将目标函数拆分成几个子问题进行独立求解.基于仿真数据和真实数据的仿真实验验证了该解混算法的有效性.
提交时间：2020-09-22