星载光子计数激光测距雷达的实时去噪方法

TN958.98; 星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势,但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题.为适应星上数据通道的传输能力,需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率,因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法.本文提出一种粗精结合的快速去噪算法,首先基于激光器发射脉宽、系统噪声率、目标特性以及接收光子事件的局部密度信息进行粗去噪,剔除部分噪声光子;再利用直方图统计,对保留的光子事件进行精去噪,确定信号光子区间及最终的信号光子及其时间信息.通过蒙特卡洛仿真和ICESat-2实测数据对算法进行验证,测试结果表明,本算法查全率大于94%、查准率大于93%、调和平均值大于9...

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Published in红外与毫米波学报 Vol. 43; no. 2; pp. 242 - 253
Main Authors 谭崇涛, 于文博, 向雨琰, 李少辉, 余婧, 王倩莹, 李松
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 武汉量子技术研究院,湖北 武汉 430010 01.04.2024
武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉 430072%中国空间技术研究院,北京 100098%武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉 430072
Subjects
激光测距
data density
数据密度
laser ranging
photon count
histogram statistics
粗精去噪
coarse and fine denosing
直方图统计
光子计数
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ISSN1001-9014
DOI10.11972/j.issn.1001-9014.2024.02.014

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Summary:TN958.98; 星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势,但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题.为适应星上数据通道的传输能力,需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率,因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法.本文提出一种粗精结合的快速去噪算法,首先基于激光器发射脉宽、系统噪声率、目标特性以及接收光子事件的局部密度信息进行粗去噪,剔除部分噪声光子;再利用直方图统计,对保留的光子事件进行精去噪,确定信号光子区间及最终的信号光子及其时间信息.通过蒙特卡洛仿真和ICESat-2实测数据对算法进行验证,测试结果表明,本算法查全率大于94%、查准率大于93%、调和平均值大于94%,运行效率提高了10%.算法可以实现光子事件的快速实时去噪,为星上硬件实时去噪处理提供了理论基础.
ISSN:1001-9014
DOI:10.11972/j.issn.1001-9014.2024.02.014