一种基于快速傅里叶卷积的激光雷达盲区重建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于快速傅里叶卷积的激光雷达盲区重建方法及系统，方法包括获取初始有盲区激光探测数据，生成模拟无盲区探测数据；通过对模拟无盲区探测数据进行盲区设置，得到盲区模拟数据集与真值数据集；利用数据集训练基于快速傅里叶卷积神经网络的盲区重建网络模型，学习盲区范围内的大气分布特征，从而实现对近场盲区的重建，系统包括激光雷达信号发射与接收处理模块、无盲区数据生成模块、盲区范围自定义模块、盲区重建网络训练模块、盲区重建网络重建模块、重建质量评估模块；本发明专利技术能够基于传统有盲区的激光雷达系统的实际大气探测数据，重建盲区缺失的数据，最终实现了连续的无盲区大气观测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光雷达，具体涉及一种基于快速傅里叶卷积的激光雷达盲区重建方法及系统。

技术介绍

1、大气激光雷达作为一种探测高时空分辨率大气成分空间分布以及大气风场的仪器，对于促进我们对于大气科学的理解和保护人类健康至关重要。大气激光雷达的收发系统包括单筒望远镜和双筒望远镜。其中单筒望远镜系统，由于端面反射和脉冲宽度的影响，导致进场存在盲区。而双筒望远镜通常采用单视场的接收，导致发射系统视场与接收系统视场在不同的距离处有不同的重叠效应，这称为“几何因子重叠效应”。近场探测受到几何重叠因子的阻碍，从而影响发射信号的接收。对于单筒影响程度与发射模块、接收模块的系统光学设计密切相关，在不改变光学结构的前提下很难解决。根据激光与接收望远镜视场重叠面积的比例，近场探测可分为三部分：1、盲区，完全接收不到后向散射信号的区域；2、过渡区，可以收集部分后向散射信号的区域；3、完全重叠区，可以接收全部后向散射信号的区域。完全重叠区的信号可以直接用于反演大气参数。过渡区的信号也可以在校正几何重叠因子后应用，几何重叠因子是一个与系统相关的函数，可以通过实验进行测量。然而，盲区的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于快速傅里叶卷积的激光雷达盲区重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于快速傅里叶卷积的激光雷达盲区重建方法，其特征在于：在步骤1中，所述待模拟风场的范围包括风场的空间尺度，即区域的长度、宽度以及垂直高度；所述反演二维风场是利用雷达观测的径向风速，结合统计插值技术和背景误差协方差函数，实现从径向风场反演得到二维风场，包括导出表示径向风速和切向风速背景误差的二维交叉协方差函数，相对于波束方向其中表示空间距离；随后，使用统计插值技术，结合导出的背景误差协方差函数，从雷达观测的径向风速数据中反演得到二维风场，包括构建代价函数，

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【技术特征摘要】

1.一种基于快速傅里叶卷积的激光雷达盲区重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于快速傅里叶卷积的激光雷达盲区重建方法，其特征在于：在步骤1中，所述待模拟风场的范围包括风场的空间尺度，即区域的长度、宽度以及垂直高度；所述反演二维风场是利用雷达观测的径向风速，结合统计插值技术和背景误差协方差函数，实现从径向风场反演得到二维风场，包括导出表示径向风速和切向风速背景误差的二维交叉协方差函数，相对于波束方向其中表示空间距离；随后，使用统计插值技术，结合导出的背景误差协方差函数，从雷达观测的径向风速数据中反演得到二维风场，包括构建代价函数，

3.根据权利要求2所述的一种基于快速傅里叶卷积的激光雷达盲区重建方法，其特征在于：在步骤2中，所述二维风场由水平风速分量和描述；模拟雷达位置为，第格点的径向风速通过以下步骤得出：首先计算点的方位角，给定方位角后，点的径向风速。

4.根据权利要求3所述的一种基于快速傅里叶卷积的激光雷达盲区重建方法，其特征在于：在步骤4中，处理后得到的径向风速水平扫描结果进行数据划分，以支持后续的盲区重建模型训练和性能评估，包括，将步骤3中的数据分配为训练集、验证集和测试集，，其中训练集占总数据量的70%，验证集占比20%，测试集占比10%，旨在平衡模型的学习能力与泛化能力，同时保留足够的数据进行有效的性能评估；在分配数据之前，先进行数据的随机化处理。

5.根据权利要求4所述的一种基于快速傅里叶卷积的激光雷达盲区重建方法，其特征在于：在步骤5中，使用所述步骤4中分配的训练集对基于快速傅里叶卷积网络的盲区重建模型进行训练，将信道划分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩宇，袁金龙，管莉，顾元豪，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：