全波形激光雷达目标特征多参数反演理论及其方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61201316
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0112.雷达原理与技术
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

'Full-waveform' LiDAR is a novel remote sensing technology, which has appeared with the ability to record and analyze the complex waveform of the backscattered signal echo. Thus, it can improve the credibility; measurement precision and resolution of remote sensing by detecting the 'Full-waveform' LiDAR waveforms. By pursuing on the characteristics and variations of terrain, it will become an important way to prevent and monitor the kinds of natural disasters, such as earthquake or landslide. Due to lack of the systemic model and algorithms for 'Full-waveform' LiDAR waveform up to now, the useful information of the detected targets can't be extracted sufficiently.In order to judge the characteristics of the detected targets, such as slope roughness and waviness.The relationship between multi-characteristics of targets and multi-parameters of 'Full-waveform' LiDAR waveform can be accomplished by modeling and simulation. The inversion model can be solved by using the multivariate parametric equation. Based on the traditional waveform processing methods, such as the convolution approach for range determination and target discrimination and the Gaussian decomposition and calibration method, a novel time-frequency analysis method is advanced to decomposed the waveforms multi-parameters and inverse the targets multi-characteristics by the fractional Fourier transform (FrFT).It can provide the better signal-to-noise filter in fractional Fourier, thus the characteristics of the detected targets can be deduced from the response function. For validate the methods mentioned above, a semi-physical simulation experimentation of 'Full-waveform' LiDAR will be established. It will measure the full-waveforms constantly and record the LiDAR data effectively. The data obtained from semi-physical simulation experimentation will verify and modify the multi-parameter inversion method for 'Full-waveform' LiDAR. This work can provide scientific basis for novel 'Full-waveform' LiDAR independently researched and developed by China.
全波形激光雷达是一种新概念遥感雷达手段,可对整个激光回波进行完整的记录和分析,能提高遥感激光雷达波形探测的可靠性、测量精度和分辨率。利用其研究地形地貌特征及其变化,对自然灾害防御具有重要的科学意义。针对目前全波形激光雷达回波参数解算算法不完善,目标信息提取不丰富的问题,需要建立全波形激光雷达回波的多参数与探测目标的多特征之间的映射关系,从而可靠地反演坡度、粗糙度、起伏度等目标特征。基于目标多元变参方程,建立目标特征多参数反演模型。为了更准确地获得回波参数,在传统傅里叶反卷积法和高斯分解法的基础上,引入分数阶傅里叶时频分析方法有效提取回波参数,在分数阶变换域获得更好的信噪分离效果。直接获取被测目标的特征响应函数,判断目标特征。搭建全波形激光雷达半物理仿真实验系统,针对目标模型记录全波形数据,验证目标特征多参数反演模型与方法。该研究成果为我国全波形激光雷达系统的自主研发提供理论依据和验证手段。

结项摘要

全波形激光雷达是一种新型主动式遥感技术,能够实现对目标散射回波波形的完整记录,通过对回波波形进行分析,可以提取丰富的目标特性。本课题从全波形激光雷达系统样机设计,目标后散射探测理论研究,全波形激光雷达数据处理与分类三个方面展开深入地理论研究与实验验证。主要创新性内容包括:.(1)搭建全波形激光雷达实验系统,可以为数据处理方法的验证提供实验数据;验证多种波形处理算法,提取有效回波参数。.(2)针对建筑类型目标建立描述目标特征参数(粗糙度和反射率)的BRDF模型;结合全波形激光雷达实验系统几何结构特征,建立激光雷达强度数据与BRDF之间映射关系,可以实现目标特征参数提取。.(3)面向星载全波形激光雷达数据(ICESat/GLAS),利用机器学习方法(SVM和GP)实现对地观测目标的二分类和多分类研究,分类精度均达到了90%以上。.本课题搭建的全波形激光雷达实验系统为后续系统优化提供了必要的设计参数支持;提出的模型及数据处理方法可以扩展全波形激光雷达回波数据的有效利用,实现目标特征参数反演和目标分类。.

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
Empirical modeling for non-Lambertian reflectance based on full-waveform laser detection
基于全波形激光检测的非朗伯反射率经验建模
  • DOI:
    10.1117/1.oe.52.11.116110
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Optical Engineering
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Li; Xiaolu;Ma; Lian;Xu; Lijun
  • 通讯作者:
    Lijun
A Proposal to Compensate Platform Attitude Deviation's Impact on Laser Point Cloud From Airborne LiDAR
补偿平台态度偏差的提案
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang; Jianjun;Xu; Lijun;Li; Xiaolu;Quan; Zhongyi
  • 通讯作者:
    Zhongyi
SURF算法在航摄图像导航中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    武汉大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐立军;李小路;田祥瑞;潘亮
  • 通讯作者:
    潘亮
Real-time Terrain Classification using ICESat/GLAS Data over Beijing area
利用ICESat/GLAS数据对北京地区进行实时地形分类
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Remote Sensing Letters
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Li;Xiaolu;Ma;Lian;Xu;Lijun
  • 通讯作者:
    Lijun
Surface characteristics modeling and performance evaluation of urban building materials using LiDAR data
利用激光雷达数据进行城市建筑材料的表面特征建模和性能评估
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Applied Optics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Li; Xiaolu;Liang; Yu
  • 通讯作者:
    Yu

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其他文献

光纤布拉格光栅中的隙孤子存在条件
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
    张绪国
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  • 发表时间:
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  • 发表时间:
    --
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何云涛;李小路;江月松
  • 通讯作者:
    江月松

其他文献

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李小路的其他基金

联合时空信息的全波形激光雷达目标特征探测方法及关键技术研究
  • 批准号:
    61671038
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    2016
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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