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作者：刘逵中国民航大学

学位级别：硕士

能见度是民航领域极其重要的关键气象因素,同时是飞机的起飞、降落的必要条件。能见度被分为两种,水平能见度和斜程能见度。现如今的机场使用大气透射仪测量的水平能见度作为是否放行、允许起降的重要条件。而实际飞行中需要的是斜程能... 详细信息

能见度是民航领域极其重要的关键气象因素,同时是飞机的起飞、降落的必要条件。能见度被分为两种,水平能见度和斜程能见度。现如今的机场使用大气透射仪测量的水平能见度作为是否放行、允许起降的重要条件。而实际飞行中需要的是斜程能见度,不同气象条件下,水平和斜程能见度会存在较大差异,若仍按水平能见度作为判断条件进行起降,将很大程度上影响飞行安全。目前,斜程能见度探测的主要方式为使用后向激光雷达,它具有占地面积小、使用灵活、探测距离远等优点,但这种雷达由于其固有的探测方式,在低空存在一定高度范围的探测过渡区和盲区,导致数据缺失,从而使探测的斜程能见度在低空存在较大误差。侧向激光雷达在低空不存在盲区且分辨率高,但探测距离较近。故提出基于侧向激光雷达,配合使用后向激光雷达进行斜程能见度探测。首先,根据侧向激光雷达工作原理和蒙特卡洛法,建立了侧向激光雷达气溶胶散射场模型,依据模型进行了气溶胶散射场仿真并对结果进行了分析及验证。然后对基于侧向激光雷达的联合探测系统的发射、接收、信号处理部分进行了设计。接着进行系统定标,得到像素与距离的关系,测定系统最小散射角。最后对联合探测系统探测的信号进行数据处理,一维数据采用CEEMD结合改进的小波阈值进行降噪,二维数据根据实际情况采用背景相减法,噪声平均化法去噪,分别提取数据后进行数据融合,反演得到斜程能见度。结果表明:基于侧向激光雷达的联合探测系统,几乎没有盲区,精确度较高。通过联合探测系统反演得到的斜程消光系数及能见度,数据更完整,能更好地体现斜程方向的气溶胶特征。

关键词：侧向激光雷达斜程能见度 CEEMD 改进小波阈值

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基于神经网络的侧向激光雷达信号去噪算法

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光电工程 2023年第6期50卷 41-51页

作者：马愈昭张岩峰冯帅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 中国民航大学工程技术训练中心天津300300

针对侧向激光雷达应用于气溶胶探测领域时,雷达回波信号易受噪声影响这一问题,本文提出了一种基于神经网络的激光雷达信号去噪算法。该算法在卷积神经网络基础上融合残差学习法和批量标准化,引入了注意力机制,改进激活函数,提升了网络... 详细信息

针对侧向激光雷达应用于气溶胶探测领域时,雷达回波信号易受噪声影响这一问题,本文提出了一种基于神经网络的激光雷达信号去噪算法。该算法在卷积神经网络基础上融合残差学习法和批量标准化,引入了注意力机制,改进激活函数,提升了网络性能和学习效率。采用本文提出的方法对噪声进行预测,实现了信号和噪声的有效分离,提高了侧向激光雷达CCD图像的信噪比。实验结果表明,使用本文提出的去噪算法对侧向激光雷达CCD图像进行去噪,图像的峰值信噪比提高了约5 dB,信号相对误差减小至9.62%,本文提出的去噪算法优于小波变换、维纳滤波等去噪方法,验证了该方法的可行性和实用性。

关键词：侧向激光雷达信号处理神经网络图像去噪

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