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| 1 | 激光光斑中心高精度定位算法研究显示文摘为提高测风激光雷达系统光学结构能量接收效率,需要对激光雷达系统中的激光光斑中心进行准确定位.通过对常用亚像素定位算法的分析,利用高斯拟合和矩形区域来对灰度重心定位算法进行优化,提出了激光光斑定位的改进算法,并与已有的算法进行了对比分析,设计并开展了验证试验.试验结果表明改进算法比已有传统算法对激光光斑的定位准确性大幅提高,最大限度地减小光斑形状的不对称所导致的误差,对于光能量分布中心的估计也更为准确,是一种切实可行的光斑中心定位算法. | 陈和 杨志浩 郭磐 张寅超 陈思颖 | 2016 | 北京理工大学学报2016，36，2： | 21 |
| 2 | 基于广义Whittaker平滑器的拉曼光谱基线校正方法显示文摘拉曼光谱的频率、强度及偏振特性表征散射物质的独特性质,是研究物质结构及组成成分的特征光谱,因而得到了广泛应用。但是,基线漂移现象会给拉曼光谱的定量分析带来不利影响。为了校正拉曼光谱基线漂移,提出了一种结合导数谱峰检测与Whittaker平滑器的基线校正算法。利用拉曼二阶导数光谱检测并标定谱峰区域;Whittaker平滑器结合标定信息计算非谱峰区域的拟合曲线,并同时对谱峰区域进行平滑插值,最终得到整个光谱的基线估计。将该算法应用于模拟和实际拉曼光谱进行基线校正,结果表明,算法可以同时实现光谱去噪与基线估计,而主成分分析结果的改善进一步验证了该算法的有效性。 | 杨桂燕 李路 陈和 陈思颖 张寅超 郭磐 | 2015 | 中国激光2015，42，9： | 17 |
| 3 | 相干多普勒测风激光雷达时域信号仿真及时频分析显示文摘基于大气分层时域信号生成模型(feuilletémodel)进行非平稳信号的仿真。引入时-频域联合分析方法反演风速,对非平稳风速模型下的仿真回波信号进行算法处理研究。基于实际系统参数,分别在线性剪切风速和美国宇航局(NASA)阵风模型下仿真回波信号。对仿真信号作Wigner-Ville变换,通过分析信号时频变换后的能量峰值在时频面内的分布来反演风速。采用多组脉冲累加平均的方式来减少因散斑噪声、交叉项等因素造成的反演风速的波动。结果表明,利用时-频域联合分析方法可以快速反演出风速信息,无需对探测范围进行距离门的划分;对多组信号的时频变换结果做累加平均处理后,反演风速的波动减小,与输入风速的一致性得到了明显的改善。 | 白雪 郭磐 陈思颖 张寅超 陈和 步志超 | 2015 | 中国激光2015，42，1： | 16 |
| 4 | 常见食用油和煎炸食用油的激光诱导荧光光谱特性显示文摘为了实现地沟油的快速检测,利用激光诱导荧光探测技术搭建了食用油类快速检测系统。对多种食用油和煎炸食用油(地沟油的一种)进行了光谱采集,建立了多种食用油和煎炸食用油的荧光光谱数据库,发现煎炸食用油的特征荧光光谱与常见食用油之间存在较大差异,在此基础上利用主成分分析法和BP神经网络实现了油类识别、地沟油的快速检测,总体识别率高达97.5%。实验证明激光诱导荧光光谱技术具有快速非接触和灵敏度高等优点,与BP神经网络相结合能够实现油类的快速识别,成为地沟油快速检测的一种新方法。 | 牟涛涛 陈思颖 张寅超 陈和 郭磐 葛宪莹 高丽蕾 | 2013 | 光谱学与光谱分析2013，33，9： | 15 |
| 5 | 低信噪比下相干多普勒激光雷达风场矢量反演算法显示文摘为了能在低信噪比情况下获得高精度矢量风速,采用非线性最优化理论中的序列二次规划(SQP)求解滤波正弦波拟合(FSWF),实现了速度方位显示(VAD)算法中矢量风场的反演。基于模拟数据进行仿真实验,以反演结果的均方根误差作为评价指标,对比直接正弦波拟合(DSWF)和SQP-FSWF两种算法,结果表明在低信噪比条件下SQP-FSWF算法的反演效果优于DSWF算法。在FSWF计算中,基于风场反演结果的时空连续性,对比SQP算法和无约束最优化算法中的拟牛顿法,结果表明,SQP算法在低信噪比下效果更好。开展了激光雷达和探空气球的风场测量对比实验,获取了真实的激光雷达回波信号和同步探空气球数据,以进一步评估算法的可靠性。实验结果显示,SQP-FSWF算法得到的风速反演结果,同作为对比对象的探空气球的测量结果(水平风速、水平风向),两者间的相关系数分别为0.993和0.988,平均误差分别为0.2 m/s和3.28°,均方根误差分别为0.28 m/s和4.62°。对比分析反演结果的时空连续性发现,所提出方法在低信噪比下时空连续性更好,与模拟数据实验结果的效果表现一致。 | 赵萌 郭磐 芮训豹 陈思颖 张寅超 陈和 | 2018 | 中国激光2018，45，11： | 12 |
| 6 | 城区机载激光雷达点云数据与航空影像的多尺度配准方法显示文摘提出了一种激光雷达(LiDAR)点云数据和航空影像的多尺度配准方法.该方法采用渐进式的配准策略,利用面形态学的方法构建尺度空间.配准过程分为两部分:在大尺度下利用面片特征进行配准;在小尺度下利用直线特征进行配准.渐进式的配准策略简化搜索匹配的直线特征的过程,提高了自动化程度,构建基于面形态学的尺度空间提高了配准元的提取精度.最后,通过实验验证了方法的可行性. | 陈思颖 王晓鲁 张寅超 陈和 郭磐 | 2016 | 北京理工大学学报2016，36，2： | 10 |
| 7 | 基于激光诱导荧光的常见机油快速识别方法显示文摘基于激光诱导荧光光谱原理,提出一种常见机油的快速识别方法。利用激光器发射波长为355nm的紫外激光,诱导九种常见机油样品发射荧光,共采集450组荧光光谱数据,其中360组数据用于分类训练,90组数据用于识别。分析发现不同机油的荧光光谱特征有明显差异,利用主成分分析结合聚类分析法实现了对90组待识别光谱数据的快速识别,识别率可达97.8%。实验证明,激光诱导荧光光谱结合多元分析可以实现不同机油的快速识别与检测。 | 刘晓华 陈思颖 张寅超 郭磐 陈和 牟涛涛 | 2014 | 光谱学与光谱分析2014，34，8： | 8 |
| 8 | 凹面光栅拉曼光谱仪的光学设计显示文摘在传统Czerny-Turner光谱仪结构的基础上,设计了基于凹面光栅和球面聚焦反射镜结构的便携式拉曼光谱仪。在子午面内利用凹面光栅像差理论得到了消初级彗差公式,并结合几何关系,得出了像面大小和系统参数的关系式。以532nm的激光作为激发光源,物方数值孔径为0.12,探测器选用1024pixel×64pixel的电荷耦合器件(CCD),其中像元合并使用变成了一个线阵CCD。利用Zemax软件对设计结果进行模拟和分析,得到了一个在537-615nm波长范围内均能实现0.3nm光谱分辨率的紧凑结构。在Zemax软件非序列模式下对像面进行分析,整个波段都在CCD接收范围内,证明了该结构的可行性。 | 金星焕 陈和 董家宁 陈思颖 郭磐 张寅超 | 2015 | 光学学报2015，35，9： | 7 |
| 9 | 先验平滑方法在相干测风激光雷达中的应用显示文摘相干测风激光雷达通常采用周期图最大值法,但在远场低信噪比区域是有偏估计,因而会增加风速测量误差。距离门功率谱基线漂移现象作为误差源之一,会偏置谱峰分布基准,并干扰峰值频率检测。为了校正基线漂移,提出了基于正则化惩罚最小二乘法的先验平滑估计频谱基线方法。经过大气测风实验应用,结果表明,该方法能有效校正基线漂移,从而显著提高远场风速的估计精度,并最终提升了测风激光雷达的探测距离。 | 李路 郭磐 张寅超 陈思颖 陈和 | 2015 | 光学学报2015，35，7： | 6 |
| 10 | 最大似然频谱估计法与周期图最大值法的性能比较分析显示文摘研究宽带信噪比(RSNW)和有效功率谱宽度对最大似然(ML)法多普勒频率估计结果的影响,采用探测概率和正确估计频率标准差来描述ML算法对仿真信号和实验数据的处理性能,并与周期图最大值(PM)法所得结果进行比较。经理论仿真和对中国科学院上海光学精密机械研究所1.5μm全光纤相干测风激光雷达实测数据的反演处理,结果表明,高谱宽度下,ML算法的正确估计频率标准差与相比PM可降低0.5 MHz,达到90%的探测概率所需宽带信噪比ML算法与PM算法相比低2 d B。表明ML算法的正确估计频率标准差能与PM算法相比不高于1.1 MHz,探测概率高9%。要获得风速精度小于1 m/s同时探测概率在80%以上,所需宽带信噪比大于-14 d B。 | 郭贤斌 郭磐 张寅超 陈思颖 陈和 | 2016 | 中国激光2016，43，3： | 5 |
| 11 | 非均匀校正技术算法分析与实时系统设计显示文摘为获得良好的红外焦平面阵列非均匀校正效果,讨论了非均匀性的来源、噪声类型和目前基于定标、基于场景的常用非均匀校正方法。对修正的时域高通滤波、改进的神经元网络等利用场景信息来估计探测器参数的校正算法进行了仿真效果和实时性能的分析与评价。同时设计了一种以TMS320DM642为处理核心的小型低功耗DSP硬件系统平台,描述了系统流程和实时实现策略,为红外焦平面系统提供了一条有效的实现路径。 | 王强 倪国强 郭磐 张弘毅 | 2007 | 光电工程2007，34，9： | 5 |
| 12 | 拉曼-米激光雷达污染环境下气溶胶散射系数反演显示文摘提出一种针对雾霾等大气污染环境下近地面区域气溶胶后向散射系数的修正反演方法.针对大气污染环境下近地面气溶胶含量激增导致弹性信号强度超过激光雷达抑制比而引发弹性信号泄漏,进而造成转动拉曼信号发生畸变,提出一种拉曼回波信号修正方法;同时考虑了大气温度对大气分子散射应用于气溶胶反演的影响.实验表明,相比经典Raman-Mie气溶胶反演方法,修正算法反演近地面稳定气溶胶层内气溶胶后向散射系数精度可提高约20%,有助于改善拉曼米雷达在污染环境下的总体探测性能. | 张寅超 何敬玺 陈思颖 郭磐 陈和 | 2021 | 北京理工大学学报2021，41，5： | 5 |
| 13 | 地基离轴拉曼-米激光雷达几何因子校正显示文摘提出一种提高地基离轴拉曼米激光雷达系统几何因子校准精度的纯气溶胶校正算法.理论分析了算法的解析表达式和误差影响因素,并与Raman-Klett迭代校正算法进行了对比分析.实验表明算法对激光雷达比估计误差具有不敏感特性.同时讨论了算法得到的几何因子廓线对反演气溶胶消光系数的影响,结果表明在同等激光雷达比估计误差下,纯气溶胶校正算法比Raman-Klett迭代校正算法反演得到的几何因子廓线精度高约2倍以上,并能更好地体现与人类活动密切相关的近地面气溶胶分布情况. | 纪红柱 陈思颖 张寅超 陈和 郭磐 | 2019 | 北京理工大学学报2019，39，6： | 5 |
| 14 | 多波长水汽探测激光雷达回波仿真及误差分析显示文摘大气水汽含量随海拔升高急剧减小,为准确获得水汽浓度随高度的分布,设计多波长发射水汽探测星载距离分辨差分吸收激光雷达(DIAL)。选取波长相差较小,水汽吸收截面不同的4个发射波长:其中3个吸收截面较大的波长作为信号光束,第4个吸收截面较小的波长作为参考光束,分3组对不同海拔高度处的水汽浓度进行分段探测。对4个发射波长的回波信号进行了仿真模拟,为验证其水汽探测能力,在白天和夜晚对3组波长水汽浓度探测的相对误差进行分析讨论。结果表明,在相对误差小于20%的情况下,该多发射波长星载距离分辨差分吸收激光雷达系统可以实现白天对流层(小于12 km)、夜晚平流层底以下(小于15 km)水汽浓度的探测。理论上初步证实了该多波长星载距离分辨差分吸收激光雷达能全天时精确地探测对流层水汽浓度分布。 | 李婷 陈思颖 张寅超 郭磐 陈和 高龙 | 2015 | 中国激光2015，42，2： | 4 |
| 15 | 星载CO_2探测频率步进扫描IPDA激光雷达回波信号反演及误差分析显示文摘设计了星载CO_2探测频率步进扫描积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达,弥补了欧洲航天局ASCOPE项目单波长CO_2探测IPDA激光雷达对波长依赖性较强等不足.仿真计算了一个扫描周期内的激光雷达回波信号和系统的相对随机误差、大气压强不确定性误差以及频率不稳定性误差.当频率步进扫描到on-line波长为6 361.235 0cm-1时,在海面反射率为0.035sr-1、大气压强不确定性为0.001以及激光频率不稳定性为0.3MHz条件下,系统综合相对误差为0.084 2%.结果表明,采用频率步进扫描方法结合IPDA激光雷达技术探测大气CO_2浓度不仅可以观察到相对误差随on-line波长变化的关系,而且可以有效地减小测量误差,使其小于0.5×10^(-6). | 陈思颖 马泱 郭磐 张寅超 陈和 | 2017 | 北京理工大学学报2017，37，8： | 4 |
| 16 | 北京城区污染过程气溶胶光学特性观测分析显示文摘基于激光雷达连续观测数据反演得到的多种气溶胶光学参数,包括气溶胶后向散射系数(355/532/1064nm)、消光系数(532/607nm)、退偏比(532p/532s)、激光雷达比(532nm)及波长指数(355/532nm和532/1064nm),分析了2019年10月北京城区三种不同污染事件(空气污染/污染沙尘/纯沙尘)的气溶胶光学特性。结果表明,空气污染气溶胶退偏比(波长指数)为0.10±0.02(1.2±0.19),激光雷达比(43±7sr)相比典型城市污染气溶胶偏低,可能与硝酸盐等水溶性气溶胶吸湿增长或二次有机气溶胶的生成有关;污染沙尘退偏比(波长指数)为0.19±0.03(1.0±0.35),激光雷达比为51±7sr;纯沙尘相比前者退偏比(0.25±0.03)较大,波长指数(0.11±0.44)较小,激光雷达比为40±4sr。 | 陈思颖 年璇 陈和 张寅超 郭磐 步志超 | 2021 | 光学技术2021，47，5： | 4 |
| 17 | 相干测风激光雷达望远镜孔径及截断因子的优化分析显示文摘基于相干多普勒测风激光雷达外差探测理论,给出自由空间和光纤耦合两种模式下外差效率的解析表达式,并通过参数替换使两者具有统一的形式;结合此表达式以及湍流环境下的信噪比公式,仿真给出了地基及星载相干测风激光雷达系统不同探测距离处的最优望远镜和截断因子。研究结果表明地基系统信噪比随着望远镜孔径变化比较陡峭,存在最优望远镜孔径和截断因子,如若取值不恰当,会造成系统信噪比巨大损失;而星载平台下回波信号的信噪比随着望远镜孔径先增加后保持平稳,望远镜孔径可以综合成本和信噪比进行合理取值,最优化的截断因子为80%。此研究对相干多普勒测风激光雷达探测理论的发展及系统器件的最优化配置提供了重要的理论依据。 | 步志超 郭磐 陈思颖 张寅超 陈和 陈胜哲 葛宪莹 | 2014 | 红外与激光工程2014，43，3： | 4 |
| 18 | 激光诱导荧光初榨橄榄油掺杂定量分析显示文摘利用激光诱导荧光技术开展了初榨橄榄油掺杂定量分析的研究。利用波长为450nm的激光激发不同掺杂浓度的掺杂橄榄油样品产生荧光并进行荧光光谱采集。将采集到的光谱利用线性判别法(linear discriminant analysis,LDA)结合k-近邻方法(k-Nearest Neighbor,kNN)建立掺杂橄榄油掺杂浓度预测的模型。通过交叉验证,该模型预测的橄榄油掺杂浓度的均方根误差为3.74%。按照掺杂浓度的不同将样品分为4组进行分类识别,分类正确率达88%。结果表明,利用激光诱导荧光原理结合LDA-kNN能够实现掺杂橄榄油掺杂浓度的定量分析,该方法可以用于掺杂橄榄油快速初筛。 | 李婷 陈思颖 张寅超 郭磐 陈和 李怡 | 2018 | 光谱学与光谱分析2018，38，S1： | 4 |
| 19 | 微型拉曼光谱仪杂散光分析及抑制方法的改进显示文摘作为一个微弱光信号探测系统,拉曼光谱仪中的杂散光分析可以为其设计提供较大帮助。针对微型拉曼光谱仪系统,结合光学设计和三维建模优化了其光机结构,系统分辨率为0.7 nm,体积为110 mm×95 mm,属便携式微型拉曼光谱仪,并基于杂散光分析软件TracePro对系统进行了光线追迹和仿真分析。首先通过优化孔径光阑初步抑制了入射处带来的杂散光,然后针对系统内部的主要杂散光(光栅零级衍射光)抑制装置即光学陷阱进行了详细分析和设计改进,改进后的光学陷阱较改进前更有效地利用了光谱仪内部空间,且分析结果表明改进后的光学陷阱将杂散光线数量减少了50%,杂散光归一化辐照度强度从10^(-5)降低至10^(-7),在微型化的同时可有效抑制微型拉曼光谱仪系统中的杂散光,将更加有利于微弱信号的探测,为微型拉曼光谱仪的设计和装调提供了参考。 | 周昭 陈和 张寅超 陈思颖 郭磐 牟涛涛 | 2017 | 光谱学与光谱分析2017，37，3： | 4 |
| 20 | 基于CALIPSO和转动拉曼-米散射激光雷达研究北京地区大气气溶胶特性显示文摘为提高大气气溶胶参数反演结果的准确性,结合实验室研制的转动拉曼-米散射激光雷达和NASA的CALIPSO,仅用2个激光雷达的弹性后向散射信号,无需对激光雷达比进行假设,反演出了2012年春季北京上空晴天、雨后、阴霾天气的气溶胶光学参数的垂直分布.结果表明:此方法可有效地获取气溶胶消光系数和后向散射系数的垂直分布;气溶胶的消光系数值在阴霾天气最高,晴天次之,雨后最低. | 张寅超 李丹 陈炳龙 陈思颖 陈和 郭磐 | 2013 | 北京理工大学学报2013，33，6： | 4 |
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