书书书
第
３６
卷
第
５
期
中
国
激
光
Ｖｏｌ．３６
，
Ｎｏ．５
２００９
年
５
月
犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犔犃犛犈犚犛
犕犪
狔
，
２００９
文章编号：
０２５８７０２５
（
２００９
）
０５１０６８０７
犕犻犲
散射激光雷达大气回波信号经验模式分解
算法的研究与应用
郑发泰
１
，
２
华灯鑫
２
周阿维
２
１
浙江工商职业技术学院机电学院，浙江 宁波
３１５０１２
２
西安理工大学精密仪器工程系，陕西 西安
（ ）
７１００４８
摘要
详细论述了经验模式分解（
ＥＭＤ
）的 激光 雷 达大 气回 波 信号 降噪 信 号处 理方 法，并进 行 系统 仿 真 及 实验 验
证
。这种基于
ＥＭＤ
的去噪算法适合处理含有脉冲的信号（如
Ｂｌｏｃｋ
，
Ｂｕｍ
ｐ
和脉 冲回 波信号 等）。通 过利 用该算 法
对米（
Ｍｉｅ
）散射激光雷达大气回波信号进行分析处理，其结果表明该去噪方法能去除大气 回波 中含有 的噪 声，能为
下一级消光系数反演提供高信噪比（
ＳＮＲ
）的初始数据。
关键词
激光雷达；大气回波；信号提取；经验模式分解算法
中图分类号
ＴＮ９５７．５２
文献标识码
Ａ
犱狅犻
：
１０．３７８８
／
犆犑犔２００９３６０５．１０６８
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；
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狅狉犻狋犺犿
收稿日期：
２００８１０２７
；收到修改稿日期：
２００８１２２９
基金项目：国家自然科学基金（
４０６７５０１５
）和教育部科学技术研究重点项目基金（
２０７１１７
）资助课题。
作者简介：郑发泰（
１９６４－
），男，高级工程师，主要从事光电检测和故障诊断方面的研究。
Ｅｍａｉｌ
：
ｚｆｔｚｘｎ
＠
１６３．ｃｏｍ
１
引
言
米（
Ｍｉｅ
）散射激光雷 达是利用大 气气溶胶及分
子引起的回波信号反演气溶胶和云的消光及后向散
射系数
［
１
～
６
］
，因其 结 构 简 单，易 于 操 作，对 激光 器 的
要求较低，且具有系统稳 定 性强，测量跨度 大，分 辨
率高
，可以进行长时间连续自动观测等特点，被广泛
应用于大气气溶胶、边 界层、云的观 测 和测量
［
７
～
１１
］
。
但在实际应用中，激 光 雷达系统 中 存在着许 多 的噪
声和干扰源，这些噪 声 和干扰总 会 严重地影 响 着激
光雷达的回波 信 号，并 且 限 制 了 有 效 的 探 测 距 离。
通过对回波信号进 行滤波去 噪，从 中 提取有效 的 信
号
，也就增加了测量系统的有效探测距离，也便于后
续的分析和处理，因此，对回波信号中有效信号的提
取是激光雷达信号处理中最为关键的一个步骤。
ＮｏｒｄｅｎＥ．Ｈｕａｎ
ｇ
等
［
１２
］
提 出 了 一 种 新 的 用于
分析非线性和非平稳信号的信号处理方法
—经验模
式分 解
（
Ｅｍ
ｐ
ｉｒｉｃａｌＭｏｄｅＤｅｃｏｍ
ｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ
，
ＥＭＤ
），它
能将一个信号的能量按照时域中各固有尺度的波动
进行分解，得 到 一 系列 固 有 模 函数（
Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｍｏｄｅ
Ｆｕｎｃｔｉｏｎ
，
ＩＭＦ
），从 而 可 以对 信 号 时 域 或 频 域 内 的
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