针对常用激光雷达边界层高度估计方法在云层或悬浮气溶胶层等复杂大气结构下会产生误判的问题，提出一种融合K-means和熵权法的高鲁棒性大气边界层高度估计方法。选取美国大气辐射测量项目南部大平原站点的微脉冲激光雷达数据，将K-means算法和熵权法应用于多种条件下的边界层高度估计，从初始参数选取和距离计算两个方面提升基于聚类分析的边界层高度的估计性能。实验结果表明：与常用激光雷达边界层高度估计方法相比，所提方法具有较强的抗干扰能力，能更好地追踪复杂大气结构下的边界层高度日变化过程；在晴朗无云天气和复杂大气结构下，其边界层高度的估计值与无线电探空仪边界层高度的测量值基本一致，相关系数分别为0.9718和0.9175。所提方法具有较高的鲁棒性，可以可靠地估计多种条件下的大气边界层高度。

为了克服卡尔曼滤波在远距离以及遮挡情形下跟踪不准确的问题, 设计了一个多目标实时跟踪框架, 利用神经网络预测目标物体在三维空间里的状态, 使用匈牙利算法逐帧进行数据关联, 设计轨迹管理模块管理相应的轨迹, 实现多目标跟踪。相较于传统的框架, 该框架不需要在图像空间执行卡尔曼滤波, 不仅能在高帧速率准确跟踪遮挡目标, 而且对远距离目标也有优异的表现。以 KITTI 数据集进行测试, 性能指标如下: 多目标跟踪准确度为 79.22，多目标跟踪精确度为 78.33, 多数丢失数为 54.19, 多数跟踪数为 13.21, ID 转变数为 16, 运行速度为 39 帧/秒。相较于传统的卡尔曼框架, 准确率提升了 11%，并且抗遮挡性也有大幅度提升。

为了实现点云数据的区域划分, 提出了一种结合超体素与粒子群优化模糊C均值（PFCM）的聚类分割算法（SPFCM）。用随机采样一致性算法去除点云平面, 根据3-D点云的空间位置、曲率以及快速直方图特征, 利用八叉树体素化点云得到超体素。采用PFCM算法对超体初步划分, 并对粘连的点云再划分, 克服了PFCM算法对于堆叠物体无法分割及较大物体过分割的缺点,并在OSD-v0.2数据集上对SPFCM算法进行了性能测试。结果表明, 相较于PFCM算法, SPFCM不仅保留了其参量少、操作简单等优点, 而且指标得到了较大提升, 准确率达到86%, 查全率达到83%。该研究对3-D点云复杂场景的准确分割提供了帮助与参考。

单光子计数技术是利用光电倍增管探测微弱光信号的一种有效方法,广泛应用于航空领域的激光雷达探测。针对激光雷达回波信号强度弱、数据量大、实时要求高等特点,设计了基于FPGA芯片的高速数据采集系统。该系统利用光电倍增管精确探测微弱的雷达回波信号,两个光子计数器通过乒乓操作实现了无时间间隙的计数采集,利用存储控制器和传输控制器对外围芯片进行控制,实现了对采集数据的实时缓存和高速传输。为验证采集系统的有效性,将其应用于米散射微脉冲激光雷达,实现7.5 km的有效探测,探测精度为7.5 m。在此基础上,将采集系统与EASY-MCS光子计数器的测量结果进行对比,其均方误差为8%,表明本系统具有良好的准确性和稳定性,可满足激光雷达对微弱回波信号采集的要求,在航空气象探测领域具有广阔的应用前景。

针对退火质子交换(APE)MgO∶PPLN波导在中红外差频转换过程中存在模场约束能力弱、模场重叠因子小等问题, 提出一种基于反质子交换(RPE)工艺的高效MgO∶PPLN脊波导的设计新方法。采用RPE工艺, 使波导区域折射率呈对称分布, 有效调控基频光和闲频光模场分布, 提高模场重叠因子。仿真结果显示, 相比于APE MgO∶PPLN脊波导, 该新型脊波导可将基频光和闲频光的基模模场调控至波导中部区域, 模场重叠因子由0.2714μm-1提高至0.4614μm-1, 相应的中红外差频转换效率提高了2.98倍。