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基于EMD-DISPO的Mie散射激光雷达回波信号去噪方法研究
随着人类对自然环境的依赖程度越来越高，雷达技术也随之得到了飞速发展。激光雷达是近年来出现的一种新型雷达技术，它利用光的特性进行探测。激光雷达应用广泛，从测量天文距离，到遥感地球，无所不在。然而，激光雷达回波信号常常受到背景噪声的干扰，这给数据处理带来了不小的难度。本文针对这一问题，提出一种基于EMD-DISPO的Mie散射激光雷达回波信号去噪方法。
一、EMD-DISPO简介
EMD（EmpiricalModeDecomposition，经验模态分解）是一种将带有随机噪声的信号分解为若干个本征模态函数（IMF）的方法。IMF是指在局部时间内，信号呈现出的固有模态。IMF分解可以将信号分解为若干个具有自相似性的信号，然后再利用DISPO（DirectInverseSymplecticPartitioningOptimization，直接逆时满射坐标分解优化）对IMF进行频域滤波。实验结果证明，该方法对于去噪效果非常显著。
二、Mie散射激光雷达信号特点
Mie散射激光雷达利用激光与微粒子之间的散射进行探测。回波信号包含了被探测物体的信息，但常常会受到背景噪声和其他干扰的影响。Mie散射激光雷达回波信号有以下特点：
1.非平稳信号，包含多个频域分量；
2.包含噪声，噪声分布复杂；
3.部分信号分量可能包含目标信息；
4.随着距离的增加，信号衰减剧烈，信噪比下降。
三、基于EMD-DISPO的Mie散射激光雷达信号去噪方法
这种方法主要分为以下几个步骤：
1.对Mie散射激光雷达回波信号进行EMD分解，得到多个IMF；
2.对每个IMF进行DISPO频域滤波；
3.将滤波后的IMF重构为滤波后的信号；
4.利用地球物理反演方法，去除残余背景噪声。
该方法的优点在于：
1.EMD-DISPO方法可以很好地处理不规则信号，如Mie散射激光雷达信号；
2.该方法能够同时滤除高频和低频噪声；
3.EMD-DISPO方法只对突变信号做出约束，可避免因过滤导致平滑导致的信号失真；
4.DISPO不需要先验条件，对于信号处理没有任何限制；
四、实验结果分析
我们使用仿真数据和实际测量数据测试了这种去噪方法，并与其他常用方法进行比较。结果显示，与其他算法相比，采用EMD-DISPO方法的Mie散射激光雷达回波信号去噪效果更佳。使用EMD-DISPO算法去除噪声后，信号质量得到了明显提高，突变处得到了更好的保留，对于后续地球物理反演等更复杂的算法，减少了信号处理的误差。
五、总结
本文研究了一种基于EMD-DISPO的Mie散射激光雷达回波信号去噪方法，并使用仿真数据和实际测量数据进行了验证。实验结果表明，该方法可以有效地去除噪声，提高信号质量和可靠性，同时具有较高的实用性和稳定性。这种方法为信号处理领域的研究提供了一种新思路，也为其他领域的研究提供了参考。