雷达与机器视觉的空间同步方法

为解决应用雷达与机器视觉的智能车信息融合系统的空间同步问题,提出了对两种传感器进行空间同步的四点标定方法。在建立了两种传感器的坐标系关系的基础上,该方法选取汽车前方10 m区域为标定区域,利用该区域地面上平行于雷达中心轴的两条直线上的两组点对,对两种传感器坐标系纵轴的水平夹角以及摄像机的俯仰角进行标定。静态验证试验和动态验证试验证明,该方法可以获得较高的由两种传感器获取的障碍物距离数据的空间同步准确度,并且只需利用汽车前方10 m区域内的4个点进行标定,简单易行。     

Sodium resonance lidar observations during 2001 Leonid meteor shower over Wuhan

Here is the first report on the observation of meteor ablation trails with lidar in China. Four long-lived Na ablation trails were observed during the 18/19 Nov. 2001 Leonid meteor shower with a sodium resonance lidar over Wuhan. The mean altitude of the 4 trails is 97.95 km, consistent with Leonid high entry velocity (-72 km/s). The peak density averages about 3380±3633 cm-3, and the abundance is (2.33±1.49)×108 cm-2 , both of which are higher than those previously observed for sporadic meteor trails. The RMS width is 359 m and the meteor's age is 81 min, indicating that they are long duration meteor trails. These observation results are quite different from those of sporadic meteor trails, but comparable to the 1998 and 1999 Leonid report. Five night observations from 17 Nov. to 23 Nov. suggest that the 2001 Leonid meteor shower does not have a significant impact on the abundance of the background Na layer.     

地基离轴拉曼-米激光雷达几何因子校正

提出一种提高地基离轴拉曼-米激光雷达系统几何因子校准精度的纯气溶胶校正算法.理论分析了算法的解析表达式和误差影响因素,并与Raman-Klett迭代校正算法进行了对比分析.实验表明算法对激光雷达比估计误差具有不敏感特性.同时讨论了算法得到的几何因子廓线对反演气溶胶消光系数的影响,结果表明在同等激光雷达比估计误差下,纯气溶胶校正算法比Raman-Klett迭代校正算法反演得到的几何因子廓线精度高约2倍以上,并能更好地体现与人类活动密切相关的近地面气溶胶分布情况.      

大气水汽探测拉曼激光雷达系统仿真设计

设计了发射波长为532nm测量大气水汽的拉曼激光雷达系统. 结合系统误差理论分析,验证系统夜间测量水汽的高效性和白天测量水汽的可行性. 通过对比不同发射波长的拉曼激光雷达系统的回波信号与信噪比,得出最优系统参数能够实现白天0~4km、夜间0~9km的探测,该系统探测性能优于266nm或355nm的测量系统,特别是夜间探测大气水汽更为高效. 为实现单波长测量大气参数（温度、气溶胶和水汽）提供了一个可行性设计.      

基于无人机激光雷达技术的开采沉陷监测方法与参数反演

矿区开采沉陷监测与预测对于煤炭安全生产来说至关重要,目前煤矿地表沉陷监测的主流手段均有一定的局限性,存在精度与效率不能兼得的问题。利用无人机激光雷达(unmanned aerial vehicle lidar, UAV LiDAR)技术可以实现矿区地表三维点云的快速获取,建立多期数字高程模型(digital elevation model, DEM),两期DEM相减即可得到沉陷盆地,具有高效高精的特点。对无人机激光雷达地表沉陷监测的原理流程和概率积分预计参数动态反演方法进行了分析讨论,以内蒙古唐家会煤矿为例,设计了无人机激光雷达飞行方案,采集了两期激光点云数据,并对实测数据进行了组合解算、融合、滤波,建立两期DEM,求取了观测时间段内的地表下沉盆地,并进行了全盆地动态反演,得到测区概率积分预计参数。结果表明：DEM精度分别为34 mm和37 mm;下沉盆地精度为50 mm,结果对于煤矿开采沉陷监测与预测来说是相对可靠的,为无人机激光雷达应用于地表监测提供了案例。     

激光光斑中心高精度定位算法研究

为提高测风激光雷达系统光学结构能量接收效率,需要对激光雷达系统中的激光光斑中心进行准确定位. 通过对常用亚像素定位算法的分析,利用高斯拟合和矩形区域来对灰度重心定位算法进行优化,提出了激光光斑定位的改进算法,并与已有的算法进行了对比分析,设计并开展了验证试验. 试验结果表明改进算法比已有传统算法对激光光斑的定位准确性大幅提高,最大限度地减小光斑形状的不对称所导致的误差,对于光能量分布中心的估计也更为准确,是一种切实可行的光斑中心定位算法.      

稀疏激光扫描点的自主移动机器人地图创建

在自主移动机器人实际地图创建中,针对迭代最近点(ICP)算法不符合一对一单映射关系的问题,提出一种稀疏扫描点的对应点对搜索方法.首先,在方向和位置上对相邻两次激光扫描点集进行粗配准;然后,对配准结果建立一种对应点对搜索机制,剔除无效对应点;最后,采用ICP算法对剩余数据进行精配准.结果表明:文中方法可有效处理无效对应点,提高算法的配准精度,在实际环境中具有准确性和有效性.     

基于三波长激光雷达对强卷云后向散射系数波长关系研究

针对高层强卷云(532 nm波长上衰减的后向散射系数比大于20)在全球中出现的概率高达30%,影响地球-大气系统的辐射收支平衡问题. 提出了一种用衰减的后向散射系数颜色比估算后向散射系数颜色比的反演方法,并分析了其误差大小. 基于10个月在合肥西郊上空3波长(1 064,532和355 nm)激光雷达探测到的强卷云数据,得到强卷云的3个后向散射系数颜色比统计分布规律,以及后向散射系数波长指数. 计算结果表明:强卷云的后向散射系数波长指数不再是一个固定不变的常数,而是与波长有关的变量.      

一种新型阈值的EMD去噪方法

为了更好提升经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)对于mie散射激光雷达信号的去噪效果,本文提出了一种多层重复间隔阈值(EMD-MCIIT)的EMD去噪方法。首先,对多层固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)进行去噪,应用alter函数对信号分量进行改变。然后,应用重复间隔阈值(EMD-IIT)对信号进行滤波。通过信号仿真以及mie散射激光雷达真实回波信号的实验进行验证,与传统的EMD阈值方法进行比较,结果表明该方法可以有效地去噪,信噪比有了较大的提升,因此具有很好的应用前景。     

Sodium fluorescence Doppler lidar to measure atmospheric temperature in the mesopause region

A sodium fluorescence Doppler lidar system has been developed to measure environmental parameters of the middle and upper atmosphere. The lidar system mainly comprises a transmitter system,receiver system,data acquisition and control system and data analysis system. A narrowband 589 nm laser is used to excite sodium atoms in the mesopause region. Excitation of the sodium atoms results in resonance fluorescence,which is collected by the receiver. The temperatures in the mesopause region(about 75-105 km) can be derived by analyzing the Doppler-broadened width of the sodium fluorescence. Observations were made with the lidar system,and the number density of sodium atoms and atmospheric temperature profiles were extracted from the observation data. Comparisons of the lidar temperatures and TIMED/SABER temperatures show good agreement,illustrating the reliability of the sodium fluorescence Doppler lidar measurements.