1 郑州大学电气与信息工程学院，河南 郑州 450001
2 河南省先进移动通信与应用工程研究中心，河南 郑州 450001
3 郑州大学电子材料与系统国际联合研究中心，河南 郑州 450001
4 郑州大学化学学院，河南 郑州 450001
针对室外大范围建图场景中激光里程计输出的运动轨迹漂移问题，在仅使用激光雷达构建里程计条件下，基于正态分布变换提出一种连续运动预测算法来提高点云匹配初始值估计精度，然后在点云匹配时使用帧与局部地图匹配代替帧间匹配，有效抑制了运动轨迹的漂移。仿真中采用Kitti数据集的2个不同场景进行验证，结果表明：所提的激光里程计改进算法，分别使运动轨迹的全局平均误差降低了27.93%、36.66%，其中三维运动轨迹竖直方向（Z轴）上的偏移最大值分别降低了70.29%、82.52%。所提的改进激光里程计有效抑制了运动轨迹漂移。
激光里程计 正态分布变换 点云匹配 运动预测 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0528002
1 北京联合大学智慧城市学院，北京 100101
2 北京市信息服务工程重点实验室，北京 100101
非结构化道路中的无人驾驶精确定位大量使用基于激光雷达的simultaneous localization and mapping（SLAM）技术，解决因环境变化导致的预建地图匹配失败，进而引起定位丢失的问题一直是业内难题和热点研究方向之一。针对上述问题，提出一种利用激光雷达和惯性测量单元在normal distribution transform（NDT）定位基础上融合实时局部地图匹配的长周期鲁棒定位方法online location normal distributions transform（OL-NDT）。OL-NDT将NDT获得的定位信息作为测量信息因子输入因子图中优化实时构建的局部地图，并且在其全局定位丢失后采用实时局部地图进行定位。在MulRan数据集上进行定位精度测试，OL-NDT的累计误差占比为0.40%，较现有的传统定位方法降低了1.06个百分点，定位精度得到了有效提升，且在静态结构发生较大变化的场景下也可以精准定位。同时，利用在北京联合大学采集的校园数据验证了在短暂无地图情况下OL-NDT的定位轨迹精度与已知地图时完全匹配。
激光雷达 无人驾驶 长周期可靠定位 正态分布变换 因子图 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0428001
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 中山大学大气科学学院，广东 珠海 519000
基于南海北部海域开展的走航观测，测量了颗粒直径为14~680 nm的气溶胶数浓度，分析了气溶胶数浓度时空分布、粒径分布特征。以核模态、Aitken核模态和积聚模态为基础，统计了气溶胶粒径谱谱型并对其分布模式进行了对数正态拟合。同时，讨论了航程中遭遇的一次冷锋过程对气溶胶数浓度、粒径和组分分布的影响。结果表明：沿海海域气溶胶总数浓度超过6800 cm-3，远海海域气溶胶总数浓度约为1700 cm-3；海洋气溶胶中位数粒径谱符合对数正态分布，近海气溶胶多为双峰型，峰值数浓度在200 cm-3左右，而远海气溶胶多为单峰型，峰值数浓度在60~100 cm-3之间；冷锋过程前的气溶胶样品属于海源气溶胶，呈现海洋本底气溶胶特征，而冷锋过程后的气溶胶样品为受台湾岛污染影响的陆源气溶胶。
海洋光学 海洋气溶胶 亚微米颗粒 数浓度 粒径分布 对数正态分布
南京玻璃纤维研究设计院有限公司, 南京 210012
分析了高强(HS2)玻璃纤维原丝和无捻粗纱的直径分布, 评价纤维直径均值与分布参数等对HS2玻璃纤维力学性能影响。研究表明: 直径在11 μm以上时, 纤维束及浸胶纱拉伸强度随直径增大而降低。单纤维直径为11~13 μm的复合材料单向板拉伸强度受直径影响不大, 剪切强度随直径增大而降低。宽分布高离散(Cv)直径分布形态对纤维力学性能产生不利影响, 当纤维直径均值相近时, 直径Cv为0.20的粗纱比0.15粗纱拉伸断裂强度低8%。直径分布状态能够揭示出其成形工装与工艺水平, 高均匀纤维需更细化的严格控制工艺状态。
高强玻璃纤维, 纤维直径、力学性能、正态分布 high-strength glass fiber fiber diameter mechanical properties normal distribution
1 河南中医药大学药学院, 河南 郑州 450046
3 河南牧业经济学院动物医药学院, 河南 郑州 450046
中药产地是影响药材质量的重要因素, 不同产地生长环境对中药的生长及代谢产物的累积具有直接影响, 中药材素有道地产区分为非道地产区, 在我国具有悠远历史, 由于其产地的变迁以及现代主产地的增加, 导致当今药材主产地与历史记录略有出入。 傅里叶变换红外光谱技术具有快速无损的优点, 红外光谱可完整地将不同产地地黄的信息表达, 结合化学计量学将红外光谱所体现的信息数字化。 该工作运用傅里叶变换红外光谱仪采集不同产地地黄红外光谱, 对原始光谱进行基线校正、 平滑点数6个、 选取900~1 200 cm-1波段进行最高峰归一化等预处理, 对每个产地红外光谱各主要特征峰的相对峰强度进行计算, 采用正态分布、 聚类(CA)和主成分分析(PCA)比较其质量差异, 地黄的产地鉴别对中药的合理应用具有科学意义。 结果表明采用傅里叶变换红外光谱法采集73批不同产地生地黄的红外图谱, 73批不同产地地黄红外光谱指纹图谱峰形、 峰位、 峰高基本相似, 不同产地地黄中含有相同的化学成分, 其特征峰、 形状基本一致, 其中河南产地的地黄有个别特征峰的高度突出, 指纹区存在一定差异, 差异主要贡献波段为: 1 639, 1 424, 1 354和1 260 cm-1, 共标定13个共有峰。 聚类分析可将73批地黄样品分为河南产的怀地黄和其他地黄两类, 表明不同产地地黄存在内部质量差异; 正态分布与聚类分析结果一致, 在1 639 cm-1处, 河南产的怀地黄与其他省份的正态分布曲线交叉依次为: 山东省>山西省>河北省, 此方法能有效将道地药材与非道地药材区分开; 对所得的共有峰相对峰强度进行降维处理, 并计算不同产地地黄的主成分综合得分, 结果显示河南产怀地黄得到综合得分均高于其他产地的地黄, 表明河南产的怀地黄质量最佳。 傅里叶变换红外光谱结合多元统计分析方法可以无损、 有效、 快速的鉴别不同产地地黄。
红外光谱 正态分布 聚类分析 主成分分析 Infrared spectroscopy Normal distribution Cluster analysis Principal component analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3392
1 成都信息工程大学大气科学学院，四川 成都 610225
2 高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都 610225
3 成都市气象局，四川 成都 611130
大气消光系数湿度订正是气溶胶吸湿性研究的重要内容，也是利用卫星气溶胶光学厚度（AOD）产品反演近地面颗粒物质量浓度的关键技术环节。基于成都市2016年1月至12月的逐时PM2.5质量浓度、大气能见度、相对湿度（RH）观测数据，首先，深入探讨了大气消光系数与颗粒物质量浓度之间的统计关系及其对RH变化的响应特征，发现在RH小于90%时，单位质量大气消光系数均服从对数正态分布，并进一步指出该分布函数的形状参数和尺度参数均随RH的增加呈现出波动型增长。其次，以干燥环境条件下（RH小于等于40%）单位质量大气消光系数对数正态分布参数为基准，通过数学变换消除湿度变化对单位质量大气消光系数概率分布参数的影响，据此提出了大气消光系数湿度订正的原理和计算流程。最后，对该原理的适用性进行研究，结果表明，订正后大气消光系数反演得到的PM2.5质量浓度与实际PM2.5质量浓度相关系数为0.90，显著优于气溶胶散射吸湿增长因子法的湿度订正结果。
大气光学 大气消光系数 对数正态分布 概率分布参数 湿度订正 适用性 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1901005
长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
针对传统柔性三维形貌检测系统柔性差和需预先粘贴合作目标点的问题，提出一种基于光学坐标三维测量系统的多特征复杂零件三维形貌柔性检测系统，并介绍该检测系统的总体方案，建立相对应的数学模型，实现复杂零件三维形貌柔性测量技术的研究。对系统的测量不确定度及重复测量精度进行了实验检定，实验结果表明，该柔性检测系统具有较高的可靠性和精度。同时，对带曲率、异形孔的零件外形尺寸进行免粘贴合作目标的外形测量，实验结果说明了检测系统的可行性。
测量 多特征复杂零件 三维形貌检测 基于正态分布变换的迭代最近点算法 柔性测量 MaxShot-3D 激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0512001
1 西北师范大学物理与电子工程学院, 甘肃 兰州 730070
2 甘肃省智能信息技术与应用工程研究中心, 甘肃 兰州 730070
目标跟踪应用中,针对迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)在模型失配和噪声时变情况下出现精度下降甚至发散的问题,提出了一种基于多重渐消因子的自适应IEKF算法。该算法首先通过一个基于正态分布的限定记忆新息协方差估值器来计算新息协方差估计值,并根据估计均方误差把多重渐消因子分配给各数据通道;再依照χ 2检验原理判断系统是否异常,仅在系统异常时才引入渐消因子;最后利用目标与观测站间的径向距离和方位角信息,实现了IEKF迭代次数的自适应控制。仿真结果表明:与传统IEKF相比,在系统模型失配时所提算法的位置、速度和加速度平均估计误差分别减少86.97%、33.18%和15.56%;在过程噪声时变时则分别减少60.35%、18.42%和6.02%;在量测噪声时变时则分别减少50.60%、18.78%和5.41%。结果表明,所提算法有效提高了滤波精度,鲁棒性也进一步提升。
遥感 目标跟踪 自适应迭代扩展卡尔曼滤波 多重渐消因子 正态分布 χ2检验 激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0628005
1 北京控制工程研究所, 北京 100080
2 中国空间技术研究院, 北京 100094
深空探测器的功耗和体积有限, 任务工况多样, 与低轨道地球探测器相比, 深空探测器对导航敏感器的任务能力提出了更高的需求。提出了一种基于飞行时间成像的快速位姿测量和地物目标识别技术。为了在保证位姿测量精度的前提下满足对位姿测量时间性能的需求, 提出了一种基于深度信息的动态尺度估计方法。该方法提升了物方多尺度变化条件下点云配准的时间稳定性, 平均配准时间缩短60%以上, 平均配准精度约为0.04 m。为了满足多尺度、多形态地物目标识别的需求, 使用了基于轻量化深度神经网络, 可根据场景深度信息进行地物检测。结果表明, 该方法可对地物特征进行快速感知, 在真实场景中的准确率达到70%以上。
深空探测 飞行时间成像 正态分布变换 语义分割 deep space exploration time-of-flight imaging normal distribution transformation semantic segmentation 红外与激光工程
2020, 49(1): 0113005
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
搭建了一套集成微区成像的激光诱导击穿光谱系统,运用描述性统计分析方法分析了激光器的能量稳定性、光谱仪的噪声水平,重点分析、对比了气体样品和固体样品激光诱导击穿光谱信号的稳定性特征。结果表明:空气样品激光诱导击穿光谱信号具有明显的随机波动特性和正态分布特征,铝合金样品激光诱导击穿光谱信号具有明显的位置敏感特性和非随机波动特性;与空气样品相比,铝合金样品激光诱导击穿光谱信号的不稳定性主要源于光与物质相互作用区域的变化;对具有正态分布特征的激光诱导击穿光谱信号,可通过多脉冲平均来有效提高其稳定性。
光谱学 光谱信号的稳定性 多脉冲平均 激光诱导击穿光谱 精密度 正态分布
