面向位置敏感器件的反馈堆叠信号滤波
发布时间:2021-11-10 05:48
为解决位置敏感器件(PSD)提取光斑位置信息的不准确性,克服元器件、信号处理电路等带来的随机噪声干扰,本文提出了一种基于极限学习机(ELM)的反馈堆叠模型(FsELM)。该模型使用ELM作为基本训练块,以单层预测结果与目标真值的偏差作为依据对输入数据进行更新,并进行循环训练,形成反馈堆叠的结构,从而实现PSD信号有效信息的深度提取。同时设计进行了基于一维PSD的激光三角位移检测实验验证算法的性能,比较了传统滤波算法、经典学习算法、ELM及其变体和本文提出的FsELM方法对数据的处理效果。实验结果表明:FsELM预测精度明显优于其他处理方法,预测结果均方误差可达1.4×10-5,预测精度为0.78%;除ELM等单次训练结构外,FsELM模型的运算速度比其他处理方法更快。该结果证明了FsELM在应对随机噪声干扰的优异性能,以及不确定环境下突出的预测能力。
【文章来源】:光学精密工程. 2020,28(07)北大核心EICSCD
【文章页数】:9 页
【部分图文】:
FsELM反馈训练结构示意图
FsELM学习算法流程图
PSD主要由单表面或双面附有电阻层的一个高阻抗半导体层构成,电阻层两端放置一对电极,用于输出位置信号。电阻层上的光敏区域是一个PN结,通过光电效应产生光电流。图3为PSD的剖面图,在N型高阻硅基底上设有P型电阻层,作为光电转换的活动区域,且两端设有一对输出电极。N型硅基底连接有公共电极。因此,除了表面的P型电阻层外,这与PIN型光电二极管的结构相同。当有光束照射时,PSD上的不同位置就会产生与光强成比例的电荷,该电荷流经电阻层并被输出电极X1和X2收集为光电流,该光电流与入射位置和每个电极之间的距离成反比。假设PSD中点为原点,入射光位置与输出电极的光电流之间的关系式为:
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于双模型的相关滤波跟踪[J]. 张红颖,王汇三,胡文博. 光学精密工程. 2019(11)
[2]基于激光测距的机载光电成像系统目标定位[J]. 张赫,乔川,匡海鹏. 光学精密工程. 2019(01)
[3]自适应窗口形状的中值滤波[J]. 邹永宁,姚功杰. 光学精密工程. 2018(12)
[4]基于位置敏感探测器的六自由度精密位姿测量系统[J]. 高玉娥,刘伟,吕世猛,张永康,董文博. 光学精密工程. 2018(12)
[5]改进型高压脉冲轨道电路数字滤波算法[J]. 杨媛,袁蕾,王庆军,王佳旭. 信息与控制. 2018(06)
[6]工业线阵CCD相机系统测试与噪声评估[J]. 张晨,孙世磊,石文轩,王峰,邓德祥. 光学精密工程. 2016(10)
[7]基于中位值和小波两级滤波的气相色谱分析仪数据预处理方法[J]. 叶国阳,徐科军. 电子测量与仪器学报. 2015(11)
[8]基于方向的多阈值自适应中值滤波改进算法[J]. 陈健,郑绍华,余轮,潘林. 电子测量与仪器学报. 2013(02)
[9]激光三角法综述[J]. 王晓嘉,高隽,王磊. 仪器仪表学报. 2004(S2)
本文编号:3486702
【文章来源】:光学精密工程. 2020,28(07)北大核心EICSCD
【文章页数】:9 页
【部分图文】:
FsELM反馈训练结构示意图
FsELM学习算法流程图
PSD主要由单表面或双面附有电阻层的一个高阻抗半导体层构成,电阻层两端放置一对电极,用于输出位置信号。电阻层上的光敏区域是一个PN结,通过光电效应产生光电流。图3为PSD的剖面图,在N型高阻硅基底上设有P型电阻层,作为光电转换的活动区域,且两端设有一对输出电极。N型硅基底连接有公共电极。因此,除了表面的P型电阻层外,这与PIN型光电二极管的结构相同。当有光束照射时,PSD上的不同位置就会产生与光强成比例的电荷,该电荷流经电阻层并被输出电极X1和X2收集为光电流,该光电流与入射位置和每个电极之间的距离成反比。假设PSD中点为原点,入射光位置与输出电极的光电流之间的关系式为:
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于双模型的相关滤波跟踪[J]. 张红颖,王汇三,胡文博. 光学精密工程. 2019(11)
[2]基于激光测距的机载光电成像系统目标定位[J]. 张赫,乔川,匡海鹏. 光学精密工程. 2019(01)
[3]自适应窗口形状的中值滤波[J]. 邹永宁,姚功杰. 光学精密工程. 2018(12)
[4]基于位置敏感探测器的六自由度精密位姿测量系统[J]. 高玉娥,刘伟,吕世猛,张永康,董文博. 光学精密工程. 2018(12)
[5]改进型高压脉冲轨道电路数字滤波算法[J]. 杨媛,袁蕾,王庆军,王佳旭. 信息与控制. 2018(06)
[6]工业线阵CCD相机系统测试与噪声评估[J]. 张晨,孙世磊,石文轩,王峰,邓德祥. 光学精密工程. 2016(10)
[7]基于中位值和小波两级滤波的气相色谱分析仪数据预处理方法[J]. 叶国阳,徐科军. 电子测量与仪器学报. 2015(11)
[8]基于方向的多阈值自适应中值滤波改进算法[J]. 陈健,郑绍华,余轮,潘林. 电子测量与仪器学报. 2013(02)
[9]激光三角法综述[J]. 王晓嘉,高隽,王磊. 仪器仪表学报. 2004(S2)
本文编号:3486702
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