1.一种基于变分模态分解的激光雷达回波信号去噪方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、根据激光雷达方程,对激光雷达回波信号进行仿真;
步骤二、利用去趋势波动分析选择变分模态分解的最优分解层数K;
步骤三、对激光雷达回波信号进行变分模态分解;
步骤四、通过巴氏距离计算激光雷达回波信号和分解后各个模态概率密度函数之间的相似性,区分相关模态与非相关模态;
步骤五、采用移动平均法对非相关模态进行处理,并提取相关信号;
步骤六、将相关模态和处理后的非相关模态进行重构实现激光雷达回波信号去噪。
2.根据权利要求1所述基于变分模态分解的激光雷达回波信号去噪方法,其特征在于,所述步骤一中激光雷达方程为:
其中,P(r)是探测到的回波功率,c是光速,r是探测距离,E0是发射激光脉冲能量,Y(r)是激光雷达几何重叠因子,Ar是望远镜接收面积,β(r)是r处目标的后向散射系数,T(r)是大气透过率,TtTr是发射和接收光学系统的总透过率。
3.根据权利要求1所述基于变分模态分解的激光雷达回波信号去噪方法,其特征在于,步骤二中利用去趋势波动分析获得激光雷达回波信号的标度指数和每个模态分量的标度指数,根据分解层数与回波信号标度指数的关系模型,获得回波信号变分模态分解最优层数,所述关系模型为:
式中,K是变分模态分解的最优分解层数,α1:K是每个模态分量的标度指数,阈值θ=α+
0.25,对于高斯白噪声,α取0.5,J是模态分量的标度指数大于阈值的个数,α0是输入信号的标度指数。
4.根据权利要求1所述基于变分模态分解的激光雷达回波信号去噪方法,其特征在于,步骤三中变分模态分解是通过迭代搜寻变分模型最优解来确定每个固有模态分量的中心频率和带宽,实现回波信号从低频到高频的有效分离。
5.根据权利要求1所述基于变分模态分解的激光雷达回波信号去噪方法,其特征在于,步骤四中用核密度估计的方法获得回波信号和每个模态分量的概率密度,利用巴氏距离计算它们之间的相似性。
6.根据权利要求1所述基于变分模态分解的激光雷达回波信号去噪方法,其特征在于,步骤五中对于非相关模态采用移动平均法,其数学模型为:其中,k=1,为三点移动平均,k=2,为五点移动平均,以此类推。