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光子计数激光雷达点云的自适应去噪算法

激光与光电子学进展 2021年第14期58卷 474-481页

作者：王春辉王遨游荣微陶宇亮伏瑞敏北京空间机电研究所北京100094 中国空间技术研究院空间激光信息感知技术核心专业实验室北京100094

星载多波束光子计数激光雷达能实现高重复频率探测,有效提升了激光雷达在轨测量的空间分辨率,满足测绘和植被测量等应用需求。针对光子计数激光雷达点云的特征,提出了一种用于光子计数激光雷达点云的自适应去噪算法。首先,优化了搜索区... 详细信息

星载多波束光子计数激光雷达能实现高重复频率探测,有效提升了激光雷达在轨测量的空间分辨率,满足测绘和植被测量等应用需求。针对光子计数激光雷达点云的特征,提出了一种用于光子计数激光雷达点云的自适应去噪算法。首先,优化了搜索区域的形状,分析了噪声点邻域密度的分布特征。然后,根据噪声点的邻域密度统计特征自适应确定噪声点识别参数。对机载原理样机获取的点云数据实验结果表明,本算法对屋脊线的测量精度可达到0.13~0.27 m。对多测高波束试验激光雷达机载实验点云的实验结果表明,本算法对冰盖、海面、植被和陆地等典型场景的识别率优于94%,准确率优于90%。这表明本算法具有良好的适应性,可应用于大范围光子计数激光雷达点云的自适应去噪。

关键词：遥感激光雷达光子计数空间聚类模型点云去噪

Numerical investigation of multi-beam laser heterodyne measurement with ultra-precision for linear expansion coefficient of metal based on oscillating mirror modulation

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Chinese Physics B 2011年第1期20卷 398-404页

作者：李彦超王春晖曲杨高龙丛海芳杨彦玲高洁王遨游 National Key Laboratory of Tunable Laser Technology Harbin Institute of Technology

This paper proposes a novel method of multi-beam laser heterodyne measurement for metal linear expansion coefficient. Based on the Doppler effect and heterodyne technology, the information is loaded of length variation to the frequency difference of the multi-beam laser heterodyne signal by the frequency modulation of the oscillating mirror, this method can obtain many values of length variation caused by temperature variation after the multi-beam laser heterodyne signal demodulation simultaneously. Processing these values by weighted-average, it can obtain length variation accurately, and eventually obtain the value of linear expansion coefficient of metal by the calculation. This novel method is used to simulate measurement for linear expansion coefficient of metal rod under different temperatures by MATLAB, the obtained result shows that the relative measurement error of this method is just 0.4%.

关键词： linear expansion coefficient multi-beam laser heterodyne laser Doppler technique contactless measurement

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星载激光测距仪综合性能测试技术研究

星载激光测距仪综合性能测试技术研究

国防光电子论坛第二届激光雷达成像探测技术及应用研讨会

作者：李旭王春辉邓永涛蒙裴贝彭欢王遨游北京空间机电研究所

星载激光测距仪已经广泛应用三维地形测绘过程,但是由于地表反射回波的复杂性、云层反射回波的特性和严格的测试环境,导致对星载激光测高仪性能测试成为业界的一大难题。通常对星载载荷的测试需要在洁净的热真空环境下,但是由于激光主... 详细信息

星载激光测距仪已经广泛应用三维地形测绘过程,但是由于地表反射回波的复杂性、云层反射回波的特性和严格的测试环境,导致对星载激光测高仪性能测试成为业界的一大难题。通常对星载载荷的测试需要在洁净的热真空环境下,但是由于激光主动遥感载荷的特殊性,无法完全实现在轨环境条件模拟。本文重点讨论了利用综合性能标校设备对星载激光测距仪在发射前对发射机特性、接收机特性和收发平行度特性的标校方案。

关键词：星载激光测距仪性能标校收发平行度特性综合性能标校设备

来源： cnki会议评论

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白天单光子探测激光测距

量子光学学报 2019年第2期25卷 138-144页

作者：吕阳李召辉杨雷陶宇亮王春辉王遨游吴光华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200062 北京空间机电研究所北京100091

单光子探测激光测距是实现远距离高精度测距的一种重要方法。由于白天的背景噪声约为夜晚的100万倍,传统的单光子探测器白天极易饱和甚至损坏,单光子探测激光测距在白光背景噪声环境中非常难识别微弱的回波信号。本文发展了一种基于FP... 详细信息

单光子探测激光测距是实现远距离高精度测距的一种重要方法。由于白天的背景噪声约为夜晚的100万倍,传统的单光子探测器白天极易饱和甚至损坏,单光子探测激光测距在白光背景噪声环境中非常难识别微弱的回波信号。本文发展了一种基于FP标准具滤光的单光子探测激光测距装置,采用532 nm窄带干涉滤光片和线宽为10 pm的FP标准具进行二级滤光,并且通过压电旋转台驱动FP标准具,使其中心波长与激光波长锁定,保持最大的透过率。该测距装置有效地降低了白光背景噪声,采用PMT单光子探测器,在532 nm波段实现了白天单光子探测激光测距。在实验中,阳光照度为1.1×10~4 lx时,背景光噪声计数被抑制到900 kcps,探测距离为1.4 km时,信噪比可达16 dB。

关键词：单光子探测激光测距 FP标准具滤光

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高重频光子计数激光雷达样机设计及测距试验

激光与红外 2017年第7期47卷 803-807页

作者：王遨游陶宇亮李旭王春辉彭欢吴光王龙张靖涛北京空间机电研究所激光工程技术研究室北京100094 华东师范大学光谱学与波谱学国家教育部重点实验室物理系上海200062

为了验证星载激光三维成像雷达技术,设计研制了一种基于高重频光子计数体制的分视场、无扫描的多通道激光雷达地面原理样机。系统采用两路高重频、微脉冲激光器输出,结合大光斑多元细分阵列光子探测方式实现多通道探测,并采取基于FPGA... 详细信息

为了验证星载激光三维成像雷达技术,设计研制了一种基于高重频光子计数体制的分视场、无扫描的多通道激光雷达地面原理样机。系统采用两路高重频、微脉冲激光器输出,结合大光斑多元细分阵列光子探测方式实现多通道探测,并采取基于FPGA的时间相关符合计数信号处理技术,对单光子响应时刻进行时间间隔测量和时间相关统计,根据目标响应发生时机一致性和噪声响应的随机性提取目标距离信息。在外场试验中对水平距离大于10 km的楼宇目标进行了有效地测量,单通道的距离测量精度优于0.3 m,探测概率超过99%,并对比不同大气能见度下对测距的影响。该系统验证了星载激光雷达大光斑多元细分、光纤拼接焦面接收方案的可能性,并验证光子计数体制激光雷达测距精度及适应性。

关键词：激光雷达单光子探测光斑细分

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星载测高激光器技术发展及其关键技术分析

星载测高激光器技术发展及其关键技术分析

求解分布式两阶段混合流水车间调度的反馈人工蜂群算法

第十届全国光电技术学术交流会

作者：颜凡江郑永超许春晓王遨游罗萍萍高龙北京空间机电研究所

对美国40年来星载测高系统中激光器技术发展历程进行了总结,分析了激光器的发展趋势;并针对空间应用环境下,半导体激光阵列、板条固体激光器、光学调节固定以及污染控制等全固态激光器的关键技术进行了研究分析。

关键词：星载激光测高仪激光雷达半导体泵浦全固态激光器板条激光器

来源： cnki会议评论

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控制理论与应用 2024年第6期41卷 1137-1146页

作者：王移民雷德明武汉理工大学自动化学院湖北武汉430070

针对考虑工厂适用性和附加资源的分布式两阶段混合流水车间调度问题(DTHFSP),本文提出了一种反馈人工蜂群算法(FABC),以最小化最大完成时间和总延迟时间,该算法利用一种新型反馈机制动态调整搜索策略集.为此,本文共设计了5种特点各异的... 详细信息

针对考虑工厂适用性和附加资源的分布式两阶段混合流水车间调度问题(DTHFSP),本文提出了一种反馈人工蜂群算法(FABC),以最小化最大完成时间和总延迟时间,该算法利用一种新型反馈机制动态调整搜索策略集.为此,本文共设计了5种特点各异的搜索策略,将其用于初始策略集和备选策略集,同时,建立并调整雇佣蜂群和跟随蜂群的共享策略集,雇佣蜂阶段和跟随蜂阶段在种群划分的基础上采用随机选择和自适应选择方式确定搜索策略,在侦查蜂阶段完成后,对搜索策略集进行动态调整.文章进行了大量的计算实验,计算结果表明,FABC策略合理有效,且它对所求解的DTHFSP具有较强的搜索优势.

关键词：工厂适用性附加资源分布式两阶段混合流水车间调度反馈人工蜂群算法

CYGNSS信号对降水的时空响应及其驱动因子分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 109-121页

作者：严清赟王戴乐南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044

近年来,星载全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术被广泛应用于地表水文监测,但针对降水,特别是其与飓风全球导航卫星系统(cyclone global navigation satellite system,CYGNSS)信号的响应机制研究仍有限。以中国广东省为研究区域,基于距平指数和相关分析方法,探究不同尺度下研究区2019—2020年逐月的CYGNSS反射率和降水的时空响应关系,综合考虑驱动因子如数字高程模型(digital elevation model,DEM)、坡度、土壤类型、土地覆盖类型和归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI),并基于地理探测器分析各驱动因子对CYGNSS信号与降水响应关系的影响力。研究发现:(1)在2019—2020年内,月平均CYGNSS反射率值和降水量均呈现明显的季节性差异,并且二者变化趋势近乎保持同步,这验证了CYGNSS信号在监测降水方面的潜力。(2)随着空间尺度的增大,CYGNSS信号和降水呈现的正相关性逐渐增强。(3)在不同空间尺度下,DEM和坡度较小(地势较平坦)的地区、土地覆盖类型为耕地的区域,以及较低到中等植被覆盖地区的CYGNSS信号和降水之间的正相关性更强。而不同尺度下土壤类型对CYGNSS信号和降水响应关系的影响存在差异。(4)各驱动因子对CYGNSS信号与降水响应关系的影响力按大小依次排序为DEM>NDVI>坡度>土地覆盖类型>土壤类型,并且随着尺度越大,各驱动因子的影响力越强。该研究有助于对地表水文变化进行准确评估,为降水监测和水资源管理提供决策支持。

关键词：飓风全球导航卫星系统 GNSS反射测量技术降水时空响应驱动因子

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地震数据时频分析的W变换及其改进方法

石油勘探与开发 2024年第4期51卷 774-782页

作者：王仰华饶莹赵振聪英国帝国理工大学资源地球物理学院英国伦敦SW72AZ 中国地质大学(北京) 北京100083 中国石油大学(北京)地球物理学院北京102249

针对常规线性时频分析方法无法同时达到时间域和频率域上的高分辨率和能量聚焦,尤其在低频区域分辨率较差的问题,为提高线性时频分析方法在低频区域的分辨率,提出了W变换方法,在线性变换中引入瞬时频率参数,构建与地震数据瞬时频率相匹... 详细信息

针对常规线性时频分析方法无法同时达到时间域和频率域上的高分辨率和能量聚焦,尤其在低频区域分辨率较差的问题,为提高线性时频分析方法在低频区域的分辨率,提出了W变换方法,在线性变换中引入瞬时频率参数,构建与地震数据瞬时频率相匹配的分析时窗。将W变换方法与典型的非线性时频分析方法——魏格纳-维利分布(WVD)进行了对比。WVD方法展示的是时间-频率域中的能量分布,明确指示子波的时间重心和频率重心,而W变换中由于引入了任意时间位置所对应的瞬时频率作为变换参数,所展示的时间-频率谱因而也具有明确的能量聚焦重心,因此,W变换与WVD方法具有直接对标意义。分析了近年来W变换的3种改进方法的发展状况,详细阐述从常规W变换、谐变时窗W变换、分数阶W变换、直到线性正则W变换的发展和演进。通过W变换在河道砂体识别和溶洞检测方面的3个应用实例,验证W变换可以提高时间-频率谱的分辨率与能量聚焦。

关键词：时频分析匹配追踪魏格纳变换 W变换能量聚焦分辨率

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