基于EMD的激光雷達(dá)回波信號(hào)去噪方法研究.pdf

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3、地掌握氣象變化規(guī)律，從而對(duì)突發(fā)性災(zāi)害天氣做出有效的預(yù)警。激光雷達(dá)作為新型光波遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測方面也有了越來越廣泛的應(yīng)用。但是由于構(gòu)造的特殊性，激光雷達(dá)回波信號(hào)往往受到激光雷達(dá)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的系統(tǒng)噪聲和來自天空、太陽、大氣等的輻射噪聲的影響，有效信號(hào)往往比較微弱，淹沒在大量的噪聲中，因此，有效的濾波、去噪算法是提高后期信號(hào)處理準(zhǔn)確性的前提。同時(shí)，激光雷達(dá)回波信號(hào)是典型的非穩(wěn)態(tài)、非平穩(wěn)信號(hào)，用傳統(tǒng)的濾波方法難以對(duì)其進(jìn)行有效地處理。利用經(jīng)

4、驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸夥椒?EMD)能自適應(yīng)地將信號(hào)按照特征時(shí)間尺度分解為不同的IMF分量，將含有噪聲的高頻IMF分量剔除，就可達(dá)到去噪的目的，這種方法稱為EMD時(shí)空尺度濾波算法。由于該算法避免了小波基函數(shù)的選擇問題，具有很高的自適應(yīng)性，因而在激光雷達(dá)信號(hào)去噪領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。但是，經(jīng)過本文研究后發(fā)現(xiàn)，該方法可能會(huì)對(duì)原始信號(hào)造成一定的損失，同時(shí)剔除幾個(gè)高頻分量僅僅是靠實(shí)驗(yàn)者的經(jīng)驗(yàn)選取，沒有可靠的理論依據(jù)。針對(duì)這兩個(gè)問題，本文提出一種基于EMD的濾

5、波算法，簡稱EMDDISPO算法。該算法將高頻IMF分量用光譜分析中常用的DISPO(DigitalSmoothingPolynomialFiltering)算法作進(jìn)一步處理，有效地解決EMD時(shí)空尺度濾波算法中存在的信號(hào)損失和剔除高頻分量個(gè)數(shù)的問題。經(jīng)過理論分析與大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該方法能在保證信號(hào)完整性的同時(shí)，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行有效處理。經(jīng)仿真數(shù)據(jù)與實(shí)測數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，該方法不但能有效地去除噪聲，而且盡可能地保持了有效信號(hào)，減少了信