大光斑LiDAR全波形数据小波变换的高斯递进分解

高斯分解是波形激光雷达数据预处理的常用方法,但在应用于大光斑全波形激光雷达数据中的叠加波时却难以发挥作用,为此提出一种基于小波变换的高斯递进波形分解方法.首先,利用小波变换多尺度分析特性检测出目标地物并准确估算组分特征参数,进而建立高斯模型优化特征参数;然后通过拟合精度指标,判断是否需要添加新组分进行逐级递进分解,确定最终模型及其组分构成,最终实现全波形激光雷达数据的波形分解.为了验证算法的有效性,分别对实验数据使用本文算法和常用的基于拐点匹配的高斯分解法进行分析,结果表明,本文算法提取的目标数几乎是拐点匹配算法的2倍,可以有效地从叠加波中检测出目标组分,且拟合精度高于98%.     

高斯混合模型的遗传分基融合算法

作为分析数据的一种有效工具,高斯混合模型被广泛地应用到信号与信息处理领域中.然而,如何从数据中直接来确定模型中高斯分量的个数仍然是一个非常困难的问题.针对这一问题,本文提出了一种遗传型分裂融合优化算法,称之为分基融合算法.该算法以传统的EM算法为基础,通过类似遗传算法的随机分裂与融合操作,能够自动确定混合模型中高斯分量的数目.同时,它还能够估计出各个高斯分量的详细参数.实验表明,这种分基融合算法能够对于一般混合高斯数据建立合理的模型.     

基于粒子群算法的超宽带脉冲波形设计

首先分析了在超宽带系统中高斯脉冲成形因子和微分阶数对其能量谱密度的影响,并在此基础上,为了提高高斯脉冲波形的频谱利用率,采用高斯导函数线性组合来产生脉冲波形,提出并分析了一种基于粒子群（PSO）优化算法的超宽带无线脉冲波形优化设计方法,仿真表明该方法产生的高斯导函数线性组合脉冲能够很好地满足FCC的频谱掩模限制。     

基于可变分量的参数随机抽样的激光雷达脉冲波形分解

激光雷达脉冲回波的波形分解方法是提取其波形参数的重要手段，也为反演目标高度、倾斜度和粗糙度、反射率提供直接的参数来源。针对部分信噪比较差且具有一定混叠程度的脉冲回波，提出一种基于可变分量的参数随机抽样方法的波形分解算法（WDVCM）。该算法以高斯混合函数为优化模型，通过随机产生高斯分量的特征参数以及删减或生成高斯分量等操作，并分别基于能量函数和拟合标准差作为参数优化的判据，从而实现波形的分解及其参数提取。利用该算法对美国国家航空航天局（NASA）的对地观测星载激光雷达（GLAS）一个条带中的4584个原始波形进行了处理分析。结果发现，约99%的WDVCM和97%的NASA拟合波形结果的相关系数均超过0.95，其中两者相关系数差异不超过0.05占98%。同时，WDVCM和NASA拟合波形的标准差系数均值分别为2.21和3.28，约89%的WDVCM拟合波形的标准差系数均小于NASA拟合波形的标准差系数。所得结果表明，WDVCM对混叠高斯波形的拟合效果更好，适用性更强。     

基于高斯脉冲导数的正交UWB波形最优化设计

超宽带无线通信由于其在短距离高速率无线通信中的潜在应用已经引起了广泛的关注.超宽带信号要符合FCC发布的辐射掩蔽,并且要充分利用分配的频谱,这就要求合理的脉冲波形设计.本文分别采用4阶和5阶高斯脉冲导数,进行组合来合成用于UWB通信的脉冲波形,设计中采用归一化有效信号功率作为频谱利用的衡量标准,将波形设计问题转化成为线性规划问题,线性规划问题可以高效地求解,得到的波形具有很高的频谱利用率,并且4阶和5阶高斯脉冲导数合成的脉冲是相互正交的,可以进一步扩大通信的容量.     

激光测高仪高斯回波分解算法

地球表面地形的复杂多样可对激光测高仪回波波形产生显著影响,造成多峰叠加形状,该波形通过经典的阈值比较或重心点等算法很难精确得到激光足印内每个反射面的海拔高度。通过高斯分解法把测高回波波形分解成一系列连续的高斯波形,通过拟合得到每个高斯波形的宽度、中心点、幅度等基本参数来估计激光足印内起伏地形的不同反射面的海拔高度。将该算法应用于激光测高仪原理样机,并通过采集不同地形的多模回波数据对该算法进行了验证。     

低信噪比下多高斯脉冲组成的激光雷达回波信号滤波算法

针对激光目标回波信号在高信噪比与低信噪比时脉冲波形不同的特点,研究设计了针对低信噪比下多高斯脉冲组成的回波信号进行降噪的小波滤波算法。首先介绍了光电探测中信噪比的定义,给出了不同信噪比下脉冲回波的实际波形。接着,研究了高信噪比时激光回波的时域积累及差分平滑滤波算法,仿真并分析了算法性能。随后,对低信噪比下多高斯脉冲组成的目标脉冲波形采用小波低频系数重构滤波,通过仿真实验选择了合适的小波基以及分解层级。     

GF-7星载激光测高仪全波形自适应高斯滤波

全波形星载激光测高仪通过向地表发射激光,获得目标表面的后向散射完整波形,可用于地表剖面高程信息及目标表面几何物理参数的反演。GF-7星载激光测高仪部分原始波形存在噪声显著、波峰左偏/右偏和非饱和平峰等情况,对提取有效信息造成干扰。针对GF-7星载激光测高仪全波形数据,首先提出了一种波形背景噪声迭代去除方法,然后对波形噪声特点及几何结构进行分析,并进行定量化描述,最终设计了一种顾及波形噪声与结构异构的自适应高斯滤波器。在实验中,将文中方法与已有经典波形滤波算法进行比较,最终验证了文中方法在噪声去除、有效信号保留及非饱和平峰波形处理上的有效性。使用文中方法进行波形滤波后,波形信噪比更高,同时波形幅值下降量均在3倍的噪声标准差以内,非饱和平峰波形滤波后波形高斯分解参数振幅、均值和标准差的分解精度分别为(0.69 ± 2.34) mV, (0.007 ± 0.024) ns和(0.026 ± 0.069) ns。     

一种迭代的小光斑LiDAR波形分解方法

针对传统LiDAR波形数据分解方法受噪声影响严重、对复杂重叠及微弱回波分解能力不足的缺点,提出了一种新波形分解方法.通过计算滤波前后波形的幅值变化,估计波形的随机与背景噪声; 采用逐层剥离的策略,从原始波形数据中不断分解出波形分量,直到剩余波形中最大峰值小于一定的阈值; 利用L-BFGS算法优化初始参数,获得波形分量参数的最优解; 最后对位置过近的波形分量进行合并.该方法计算速度快,探测微弱回波能力强,显著提高分解后点云的密度与精度.对大量LiDAR波形数据进行了分解,验证了其有效性.     

平顶脉冲与高斯脉冲放大过程中波形变换分析

在实验的基础上，对于平顶脉冲与高斯脉冲通过单程行波放大的波形变化进行了对比分析，并指出了平顶脉冲经大后影响波形变化的一些主要因素。     

偏心椭圆高斯光束

在椭圆高斯光束横坐标中引入复数偏移量,将其推广为偏心椭圆高斯光束。在垂直于ｚ轴截面内强度分布仍然是椭圆高斯函数分布,在传播方向上光束峰值强度沿直线分布,波前也存在横向位移。对偏心椭圆高斯光束经一阶光学系统的变换关系进行了定量推导。对传播方向偏离ｚ轴的椭圆高斯光束经薄透镜传播时的特例进行了讨论。     

高斯噪声中的参数盲估计

盲信号处理方法中常忽略噪声的影响,而实际问题中噪声的影响是存在的.本文主要讨论了在协方差矩阵未知的加性高斯噪声中混合系数的盲估计问题.本文以最大似然估计为基础,提出一种求解参数的最优化算法,给出了混合矩阵和协方差矩阵的计算式.采用高斯混合模型(GMM)来逼近源信号的概率密度函数,简化了算法中的积分,导出了一种基于EM算法的迭代式.仿真表明,算法不仅能稳定收敛,而且在低信噪比下也能获得良好性能.     

一种简化的拟蒙特卡洛-高斯粒子滤波算法

提出了一种简化的拟蒙特卡洛-高斯粒子滤波(QMC-GPF)算法(SQMC-GPF),以解决将QMC方法应用于GPF时计算复杂度高、运算量大的问题.该算法中,在连续的迭代滤波过程开始之前,首先利用QMC采样产生单位拟高斯分布粒子集,然后用其线性变换产生GPF算法中需要的高斯分布粒子集,省去了重新进行QMC采样步骤.该算法简化了新粒子集的产生过程,减少了运算量和滤波时间,增强了算法的实时性.将粒子滤波算法(PF)、GPF 算法、QMC-GPF算法和SQMC-GPF算法用于单变量非静态增长模型(UNGM)和二维纯角度跟踪模型(BOT)的仿真结果表明,SQMC-GPF算法的滤波性能与QMC-GPF算法的滤波性能相近,但有更为明显的速度优势,具有重要的实际应用价值.     

利用高斯混合模型实现概率密度函数逼近

针对图像的概率分布密度函数的不确定,利用有限高斯混合模型逼近图像的概率分布密度函数。理论上证明了有限高斯混合模型可以以任意精度正逼近实数上的非负黎曼可积函数,特别可以逼近任意的概率分布密度函数。实例表明有限高斯混合模型逼近已知分布密度函数或未知分布密度函数时,具有逼近精度高等优点,为函数逼近提供了理论和技术支持。     

高斯白噪情形下的信噪比测量

在通信系统中,信噪比的测量在业务QoS的配置中,有着举足轻重的地位。信噪比测量的准确性,将直接影响系统的吞吐量。绝大多数系统都可以转化为高斯白噪情形下的信噪比测量。本文考虑了该情形下的通常工程方法,给出了与仿真结果完全吻合的理论闭合表达式,并得出了理论极限。     

衍射高斯波束分析方法

毫米波与亚毫米波在军事、民用方面都有广泛的用途.反射面分析通常采用几何光学法和物理光学法.本文首先对这2种方法进行了简单的比较分析,然后特别介绍了基于几何光学的衍射高斯波束分析方法,并在此基础上将其改进为可以分析三维系统的分析方法.并将其高效性、精确性与基于物理光学的商用软件进行对比验证.可以看出,三维衍射高斯波束分析方法是一种高效准确的分析设计三维准光网络的方法.     

椭圆高斯光束的衍射和象差

从惠更斯－菲涅耳原理出发,采用数值积分方法分析了会聚椭圆高斯光束焦点附近的三维光分布状态,讨论了按照均匀光波球差最佳校正形式对椭圆高斯光束进行象差平衡时的中心点亮度变化,研究表明,在工程实际中,采用普通光学系统的象差平衡理论对半导体激光光学系统进行设计是完全可行的。     

高斯和超高斯型随机相位调制的光腔模式

本文利用空间－频率域相干模式理论对内置高斯或超高斯类型的随机相位调制的腔内模式进行了数值分析。结果表明：在这种随机相位片调制下,通过控制参数,可以在一腔镜上得到部分相干的类超高斯分布的光束,且类超高斯阶次可由相位参数控制;本文还引入新的参量－平整度来描述光束的整体强度分布的特征。     

Coupling between tilted Gaussian beam and graded-index multi-mode fibre

This paper is a comment on the paper presented by Shimazu and Kikuchi,¹¹ ‘A time and wavelength division fiber loop distribution system with acousto-optic tunable filters’. Specifically, a number of assumptions made in their paper regarding channel loss and crosstalk make it difficult to apply to real-world system evaluations.     

高斯反射率镜腔的热稳定性研究

基于对谐振腔热稳定性的详细研究,本文指出以往文献的结论只适于简单驻波腔,给出了基模热稳腔的新定义:高斯光束复参量q不随热焦距f变化。根据这一定义,我们对高斯反射率镜谐振腔的热稳定性进行了讨论,并指出此时谐振腔的Fresnel数亦是热稳的。