基于小波变换的相位法激光测距信号的去噪研究_毕业论文.pdf

"基于小波变换的相位法激光测距信号的去噪研究" 基于小波变换的相位法激光测距信号的去噪研究是激光测距领域中的一个重要课题。激光测距技术是测距领域中的一种重要技术，具有很高的应用价值和发展前景。然而，在实际数据获取过程中，不可避免的存在噪声的影响，严重时将使测距系统失去应有的作用。 本论文阐述了相位法激光测距的特点，针对使用单一频率激光进行相位法激光测距时存在测量范围与测量精度无法同时满足的问题，提出使用双频测尺的方式来完成测距。完成了双频测尺拼接的推导，得到了使用双频测尺求解距离的计算公式。 在模型建立中，首先根据相位法激光测距系统中的测量范围确定了低频测尺，根据精度要求确定了高频测尺；然后完成了无噪声信号数学模型的建立，主要包括发射信号和接收信号；接着得出系统中的噪声类型为高斯白噪声；最后根据克拉美罗下限原理确定了相位误差与信噪比的关系，得到在测量精度的范围内的所允许的最低信噪比值，建立了含噪回波信号数学模型。 针对噪声问题，论文使用小波阈值去噪算法完成了去噪处理。对回波信号完成了去噪仿真实验的设计，得到了应用小波阈值去噪算法的最优参数，并且通过对比去噪前后信号的信噪比以及均方根误差等指标，证明了小波阈值去噪算法具有较好的去除回波信号中噪声的能力。 论文针对小波阈值去噪算法中阈值的选择是一种逻辑思维的体现而以非目标为导向的问题，提出了使用粒子群优化算法（PSO）对小波阈值进行寻优，以回波信号的信噪比值为适应度函数对小波阈值算法参数寻优。结果表明：使用PSO+小波阈值去噪算法能够完成对含有高斯白噪声的回波信号的信噪分离，去噪后信噪比提高了13.4105dB，信噪比提升了54.31%；均方根误差降低了78.64%，同时，通过与已有的去噪算法的去噪结果对比分析，得出了新提出的算法能够得到更高的信噪比以及更小的均方根误差的结论，表明了 PSO+小波阈值去噪算法的优越性。 在实际应用中，为了达到精度要求，要求回波信号在不同算法处理的情况下能够达到允许摘要III的最低信噪比。使用滑动均值滤波算法、中值滤波算法、小波阈值算法以及 PSO+小波阈值去噪算法能够将最低信噪比分别为 15dB、16dB、16dB、12dB 的回波信号处理提升后达到设计要求，使用滑动均值滤波算法、中值滤波算法、小波阈值算法以及 PSO+小波阈值算法与未使用算法相比，允许的最低信噪比分别降低了 39.25%、35.20%、35.20%以及 51.40%。 本论文提出了一种基于小波变换的相位法激光测距信号的去噪研究方法，通过使用小波阈值去噪算法和粒子群优化算法完成了对回波信号的去噪处理，提高了信噪比和减少了均方根误差，能够满足测距系统的设计要求，具有很高的应用价值和发展前景。