利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2025104879923
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种激光雷达探测器非线性的自校准方法,其特征在于,包括以下步骤:S1采集激光雷达回波信号数据,设置多个能量等级,在每个能量等级下采集不同距离的大气回波信号,得到观测信号矩阵;

S2建立激光雷达大气回波理论信号模型并定义非线性响应模型扣除背景噪声;

S3对观测信号矩阵进行奇异值分解,提取主成分构建秩一近似矩阵;

S4构建代价函数,通过迭代优化交替更新秩一矩阵与响应函数,最小化重建误差,最终标定非线性响应曲线。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达探测器非线性的自校准方法,其特征在于,步骤S1中,能量等级设置为10‑30个等级,每个能量等级下的信号采集时间间隔为1‑10秒,确保信号动态范围覆盖探测器线性区至非线性饱和区。

3.根据权利要求1所述的一种激光雷达探测器非线性的自校准方法,其特征在于,步骤S2中,激光雷达大气回波理论信号模型表示为:;

其中, 为脉冲能量,t为对应脉冲能量下的信号采集时刻, 为后向散射系数, 为大气消光系数,R是回波信号的距离,C是与系统效率相关的常数项;

定义非线性响应模型表示为:

其中, 为实际观测信号矩阵, 为待标定的非线性响应函数, 为噪声项。

4.根据权利要求3所述的一种激光雷达探测器非线性的自校准方法,其特征在于,步骤S3具体如下:设 分解为距离相关的后向散射衰减项 和发射脉冲能量相关项 的外积:

其中,P为以向量形式表示的后向散射衰减项 与距离R相关;T为以向量形式表示的发射脉冲能量项 ,与脉冲能量E相关;上标*表示转置符号;

对观测信号矩阵 进行奇异值分解,得到:;

其中, 为分解得到的常数系数, 为分解得到距离相关向量, 为分解得到的脉冲能量相关向量,r为分解的阶数;m为对应阶数的索引;提取主成分构建秩一近似矩阵:;

其中, 为估计的距离相关项, 为估计的能量相关项, 为常数项。

5.根据权利要求4所述的一种激光雷达探测器非线性的自校准方法,其特征在于,步骤S4包括以下步骤:S41利用观测信号 进行SVD分解,得到初始秩一近似  ;

S42构建数据对集合 ,其中i,j为有效数据索引;k为更新迭代的次数;

S43利用数据对集合 ,拟合非线性函数 ;

S44利用非线性函数 ,更新信号;公式如下:;

其中, 为函数 的反函数;

S45对更新后的 重新进行SVD分解,提取新的秩一近似;

S46构建代价函数:

其中, 为观测权重, 为全变差正则化项,用于抑制噪声引起的响应曲线震荡;

为对应的正则化项的权重;

S47重复步骤S41‑步骤S46进行迭代优化,通过交替更新秩一矩阵 与响应函数,最小化代价函数J,最终得到非线性响应曲线的函数形式 。

6.根据权利要求5所述的一种激光雷达探测器非线性的自校准方法,其特征在于, 步骤S43具体如下:采用已知函数形式的参数化方法或者采用未知函数形式的非参数化方法,对数据对进行曲线平滑拟合。

7.根据权利要求5所述的一种激光雷达探测器非线性的自校准方法,其特征在于,步骤S46中,在代价函数中引入权重 ,实现信噪比自适应优化。

8.根据权利要求5所述的一种激光雷达探测器非线性的自校准方法,其特征在于,步骤S46中,对低于探测阈值的信号进行掩膜标记,在迭代中动态排除无效数据。

9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1‑8任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1‑8任一项所述方法的步骤。