1.一种全波形激光雷达波形分解方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1,全波形激光雷达采集得到的目标回波信号定义为 其中M表示总的采样个数,根据设定的阈值yth进行比较,回波波形分割后进行分段处理;
步骤2,以波形段 为例,从中寻找到N个峰值,记为根据峰值强度,在模板波形库中寻找到N个峰值强度最接近的模板波形,使用 和 表示第n个模板波形的峰值强度和半高宽;
步骤3,拟合函数定义为 其中fn表示与第n个模板波形相关联的函数;
并以其中任意一个粒子j为例,其位置向量为 速度向量 并以向量 用
来记录粒子j找到的最优位置,以向量 用来记录粒子群找到的最优位置;
步骤4,刷新粒子j的速度向量:Vj=ωVj+u1R1(Pj-Xj)+u2R2(G-Xj),其中R1和R2分别为长度为3N的向量,每个向量值随机均匀分布在0到1的区间内;u1和u2分别为系数因子;ω是惯性因子,使用公式(3)将更新后的速度值限定在设定范围内,然后刷新粒子j的位置向量:Xj=Xj+Vj,使用公式(4)将更新后的位置值限定在设定范围内,步骤5,使用SSE表示粒子群的适应值: 其中dot()表示点积操作;
Ye是拟合函数的估计值向量
并利用模板波
形最接近时刻的采样点计算向量值:
步骤5-1,刷新向量Pj:
步骤5-2,刷新向量G:
步骤6,当满足以下两个条件之一,停止迭代:
1)SSE小于设定的预期误差值;
2)迭代次数大于设定的最大迭代次数;
步骤7,通过公式(7)优化得到的最优回波参数为:其中, 和 分别表示第n个回波的最佳峰值强度、半高宽和峰值时刻。
2.根据权利要求1所述的全波形激光雷达波形分解方法,其特征在于在步骤1中,回波波形分割后进行分段处理,其中时间总长度小于激光雷达激光脉冲半高宽的波形段不会被进一步分解处理。
3.根据权利要求1所述的全波形激光雷达波形分解方法,其特征在于在步骤2中,波形段为 使用局部最大值搜索方法,通过公式(2)判断采样点是否为峰值点:
其中,max()表示在局部窗口内的最大值;hw为窗口的半高宽,一般取激光脉冲半高宽的一半。
4.根据权利要求1所述的全波形激光雷达波形分解方法,其特征在于在步骤2中,激光雷达光束垂直入射到平板表面,通过调整平板和激光雷达的距离,全波形激光雷达获取多个回波信号模板波形构成模板波形库。
5.根据权利要求4所述的全波形激光雷达波形分解方法,其特征在于在平板静止不动情况下,激光雷达按一定频率发射激光脉冲,通过多次平均降噪的方式获得一个模板波形,且模板波形的采样时间间隔为ξT,待分解的回波波形采样间隔为ξL,则
6.根据权利要求4所述的全波形激光雷达波形分解方法,其特征在于在使用局部最大值搜索方法寻找模板波形的峰值点,峰值点沿时间轴整体移动模板波形,使得模板峰值点的时刻为 假设激光雷达光电探测器量程为0到ymax,第i个模板波形的峰值强度符合公式(1)要求:其中,I表示模板波形库中模板波形的个数。
7.根据权利要求1所述的全波形激光雷达波形分解方法,其特征在于在步骤3中,粒子位置 上下限值分别为 和 粒子位置 上下限值分别为 和粒子位置 上下限值分别为 和 粒子速度 的上下限值分别为 和 以随机均匀分布方式初始化位置向量和速度向量。