用于汽车实时障碍检测的光学传感系统

介绍了几种用于汽车障碍物探测的光学系统。对于三维照相机系统、三维扫描激光雷达成像系统、一维扫描激光雷达系统及非扫描激光雷达成像系统的优缺点进行了分析比较。目前,最具实用价值的是一维扫描激光雷达系统。     

国外星载激光雷达研究进展

星载激光雷达可以获取全球的高精度地球探测数据,在对地观测中起到越来越重要的作用。介绍了美国和欧洲星载激光雷达的发展历程。从探测原理、探测系统和探测结果等方面分别对地球激光测高系统星载激光雷达、正交偏振云-气溶胶星载激光雷达以及大气激光多普勒测风星载激光雷达进行了详细介绍。并对3台星载激光雷达的接收望远镜的结构和材料进行了分析。可以为我国星载激光雷达的研究提供参考。     

激光成象雷达多媒体系统

本文在论述激光成象雷达的基础上,提出并建立了激光雷达的多媒体系统。该系统在对目标成象的同时,用声音报读目标的距离和速度数据。此多媒体、成象、相千CO2激光雷达已完成系统实验。本文着重于多媒体系统的构成和设计,并给出了激光雷达1.1km目标成象照片。     

脉冲压缩技术在相干激光雷达中的应用研究

脉冲压缩技术在微波雷达、无线通讯领域有着广泛的应用,但在相干激光雷达特别是相干激光测距领域应用较少。本文将脉冲压缩技术应用于相干激光雷达系统中,对脉冲压缩相干激光雷达进行理论分析和性能分析,分析可见脉冲压缩技术可显著提升相干激光雷达的性能。     

稀疏激光雷达与可见光/红外成像系统的标定方法

激光雷达与成像系统之间的位姿标定是激光点云与图像像素进行融合的前提。目前主流的离线标定方法中,普通棋盘格标定板用于64线及以上的激光雷达时效果较好,而用于16线激光雷达时由于其数据稀疏而导致误差较大。而且,涉及红外成像系统的标定时,需要特制的棋盘格来获得发射率差异。本文针对稀疏激光雷达点云数据较少的问题,研究了可以同时标定激光雷达与可见光、红外成像系统的方法,设计了菱形九孔标定板,并提出几何约束损失函数来优化特征点的坐标。最后,分别使用红外和可见光成像系统与16线激光雷达进行标定,实验结果表明,平均重投影误差均在3个像素之内,取得了较好的效果。本文方法还能用于稀疏激光雷达与可见光-红外多波段成像系统的标定。     

脉冲激光雷达测距系统研究

在脉冲激光雷达进行测距时,激光雷达的使用性能会受到虚警问题的影响,这可能是由多种因素造成的.本文就脉冲激光雷达测距系统进行分析和研究,提出科学的解决脉冲激光雷达测距出现虚警问题的措施,使得脉冲激光雷达测距的虚警问题得到有效地解决.     

一种新的高重频宽带相干激光雷达系统研究

该文提出一种新的同时具有高重复频率和大带宽性能的相干激光雷达系统。该系统基于IQ调制器正交调制技术与带宽合成信号处理技术,使得系统能够同时满足大带宽和高重复频率的要求,解决了传统激光雷达宽带信号调制速度慢的问题。该系统能够生成高重频、大带宽的相干线性调频激光雷达信号,在高分辨距离成像、(逆)合成孔径激光雷达成像、距离分辨的振动测量等方面,具有重要的应用价值。文中阐述了宽带高重复频率调制的原理和方法、基于微波域频率步进的带宽合成信号处理方法,并进行光纤环路实验和自由空间实验。作为演示,该激光雷达系统获得了16.7 kHz重复频率、6 GHz带宽,实现了优于2.5 cm距离向分辨率成像及远距离运动目标逆合成孔径激光雷达成像。实验结果证明了该系统与方法的有效性。     

近地双基地激光雷达探测距离预测

获得了双基地激光雷达方程,并利用该方程预测双基地激光雷达的探测距离.根据双基地雷达原理,应用理论分析的方法推导双基地激光雷达方程;应用数值分析的方法预测系统的探测距离.得到了双基地激光雷达方程,及考虑激光的近地斜程大气传输时系统探测距离与接收功率、能见度的关系;最后得到系统的接收功率等值线.激光的斜程近地大气传输衰减对双基地激光雷达探测距离的影响很大.     

激光雷达截面在系统设计评价中的应用分析

讨论分析了激光雷达截面在激光测量系统设计评价中的应用.分析了激光雷达截面的物理意义,给出了目标激光雷达截面的计算、测量原理与方法,从激光雷达截面的理论定义出发,推导出普遍适用于各类激光测量系统和各种散射特性目标的基本测量方程,该方程利用激光雷达截面表征目标的激光散射特性.通过典型实例说明了该方程在激光测量系统设计评价中的应用.与其他用于表征目标激光散射特性的指标相比,激光雷达截面更容易通过计算或测量得到,且更适用于复杂散射特性目标,因此,在激光测量系统的设计评价中应采用由目标激光雷达截面表述的激光测量方程.     

基于零差检测的LFMCW激光雷达系统研究

通过对LFMCW激光雷达原理的分析,基于零差检测设计了一个LFMCW激光雷达系统。并通过仿真软件OptiSystem中对该系统进行了仿真。通过系统仿真可以证明,使用该检测方式的LFMCW激光雷达,在系统结构大幅简化的基础上,对于微弱的激光雷达回波信号仍具有较佳的探测灵敏度。     

激光雷达常数的测量研究

提出了一种新的激光雷达常数的确定方法.利用在大气气溶胶水平分布均匀的天气条件下,在无几何因子影响的区域通过激光雷达消光后向散射比和美国大气模式的数值计算得到激光雷达常数.理论上分析了误差来源,由激光雷达消光后向散射比引起最大的误差小于12.27%.最后根据测量信号计算得到本系统激光雷达常数为600668.2 sr·km3,其标准偏差小于13%.不同时刻的测量结果显示了很好的一致性,表明该方法是可行的.激光雷达常数的获取为评估激光系统以及激光雷达方程的参数反演带来的便利.     

大气探测激光雷达网络和星载激光雷达技术综述

大气探测激光雷达以精细的时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据获取能力成为大气探测强有力的工具。通过激光雷达观测网络和星载激光雷达, 可以获得大空间尺度持续的四维大气信息,满足环境、气象和气候研究的需要。介绍了目前存在的比较重要的激光雷达网络和航天强国的星载激光雷达计划。主要的激光雷达网络有全球大气成分变化探测网(NDACC)、欧洲气溶胶研究激光雷达观测网(EARLINET)、亚洲沙尘激光雷达观测网(AD-NET)、美国东部激光雷达观测网(REALM)、微脉冲激光雷达网(MPLNET)和独联体激光雷达网(CIS-LINET),分别介绍了它们各自的功能、激光雷达类型和站点、日常观测活动与规范。激光雷达空间技术试验(LITE)开启了星载激光雷达的新纪元,之后美国航空航天局NASA、欧空局ESA和日本宇航局JAXA先后开展了星载激光雷达计划,分别介绍了这些星载激光雷达的科学目标、激光雷达类型及相关参数以及技术原理。中国也正在筹划研制激光雷达卫星载荷,用于探测大气气溶胶、云和二氧化碳。最后总结说明了激光雷达网络化和卫星载荷的优势和应用。     

大气探测激光雷达技术综述

大气探测激光雷达具有可提供高时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据的优势,已经成为大气探测强有力的工具。按照激光雷达探测技术分类,有米散射激光雷达、偏振激光雷达、拉曼激光雷达、差分吸收激光雷达、高光谱分辨率激光雷达、瑞利散射激光雷达、共振荧光激光雷达和多普勒激光雷达等,分别介绍了各类激光雷达探测的基本原理、发展历史及优缺点,以及其在探测大气气溶胶和云、水汽、温度、风、痕量气体、温室气体和污染气体等方面的应用。最后进行总结,并对激光雷达技术发展趋势进行了展望。     

喇曼方法测量激光雷达常数研究

为了标定激光雷达常数,在大气水平分布均匀的天气下,利用激光雷达喇曼散射回波不受大气气溶胶后向散射影响的特点,对其水平方向距离订正回波进行线性拟合,结合N2分子喇曼后向散射截面和分子数密度就可以得到激光雷达常数;同时对这种方法进行了数值模拟,相对误差为4.688%,理论推导和数值模拟均证明该方法是可行的。结果表明,激光雷达常数的获取为激光系统的评估以及激光雷达方程的参量反演将带来便利。     

差分吸收激光雷达几何因子实验确定方法

差分吸收激光雷达发射光束与接收视场的重叠区域用几何因子函数来描述,几何因子是差分吸收激光雷达的重要参数。提出了一种实验方法,实验使用米散射激光雷达和差分吸收激光雷达同时测量信号,通过对比分析两台激光雷达采集信号计算得到的气溶胶散射比廓线,获得差分吸收激光雷达的几何因子。该方法的优点在于不需要预先得到精确度高的激光雷达参数,比如望远镜直径,光束发散角,望远镜接收视场角等。该方法的应用有利于减少近地面差分吸收激光雷达测量臭氧廓线的误差,提高差分吸收激光雷达的探测性能,有助于研究近地面层的臭氧时空分布特征。     

空间在轨激光成像雷达指标优选宏模型

凝视成像激光雷达技术是空间非合作目标位姿测量重要手段。激光雷达指标选取极大影响航天器载荷,优化选取激光雷达指标,使之既能满足空间任务需求,又能有效减少航天器载荷,减少能源消耗,意义重大。传统解决此问题的方法是通过经验选取,激光雷达指标与目标属性相容性宏模型的提出,可以为激光雷达激光输出功率、分辨率、视场角和测距精度四项指标选取提供理论依据。具体的,利用目标尺度和雷达目标距离计算雷达分辨率和视场角初值,对雷达最大可测距离进行迭代求解,为优化激光雷达发射功率提供依据。充分利用深度共生矩阵二阶参数迭代优化,确定雷达最优分辨率和视场角。最后,通过点云配准算法迭代得出测量该目标的合适的测距精度。实验结果表明,激光雷达宏模型优化选取的雷达指标满足雷达指标选择的需求。     

1.5微米大气探测激光雷达研究进展（特邀）

激光雷达拥有探测距离远、探测精度高、时空分辨率高、探测参数多样等优点,是大气探测的重要手段。对比常见的可见光波段激光雷达,1.5 μm大气探测激光雷达有独特优势,包括人眼安全、全光纤结构、穿透云雾能力强和昼夜连续探测等。2015年,世界首台单光子频率上转换气溶胶探测激光雷达诞生,实现了6 km距离高时空分辨率的气溶胶分布连续探测。在此之后,1.5 μm大气探测激光雷达在国内外迅速发展。按照探测方式区分,1.5 μm大气探测激光雷达进展分为直接探测激光雷达和相干探测激光雷达两类。直接探测激光雷达包括单光子频率上转换激光雷达、单光子频率上转换测风雷达、超导双频测风激光雷达、超导偏振激光雷达、多模单光子探测云激光雷达和单光子光谱遥感激光雷达。相干探测激光雷达包括偏振探测相干激光雷达、格雷编码相干测风激光雷达和大气多参数探测相干激光雷达。这些雷达的探测目标包括大气气溶胶（云）、能见度、偏振、风廓线、湍流耗散率、气体浓度、降水（雨滴谱）,并且单台雷达拥有多参数同时探测的能力。     

光学MEMS微镜技术及其在激光雷达中的应用

首先概述了MOEMS光学技术的应用及特点,并介绍一类MOEMS光学产品的机理,该技术使得三维实时扫描成像激光雷达小型化成为可能.重点论述一个MEMS激光雷达设计实例,比较其与FLASH激光雷达工作原理的异同,列举了其潜在性能指标.     

非扫描脉冲成像激光雷达灵敏度方程

非扫描成像激光雷达是激光雷达的重要发展方向之一.激光雷达的一个非常重要的性能指标就是给定条件下的最大探测距离,这需要通过激光雷达灵敏度方程对其进行计算.分析了脉冲直接探测的非扫描成像激光雷达与扫描成像激光雷达的不同,介绍了增益调制型非扫描激光雷达系统构成及成像原理,并给出了基于像增强器型CCD(ICCD)能量积分器件作为探测器的该激光雷达成像中的信号和噪声.最后,提出了一种基于对比度和图像信噪比的增益调制非扫描成像激光雷达灵敏度方程.     

合成孔径激光雷达技术综述

合成孔径激光雷达具有大大高于微波合成孔径雷达的分辨力、能够进行远距离、大面积成像等多种优点，正成为国内外的研究热点，井逐渐走向工程化，以此为背景对合成孔径激光雷达技术进行了综述。首先分析了激光雷达的优缺点，说明了研制新体制激光雷达的重要性：介绍了合成孔径激光雷达国内外的技术进展，对其工作原理进行了较为详细的描述．并结合原理介绍了一个典型的合成孔径激光雷达系统；通过对国内现有技术条件的分析，讨论了我国目前研制合成孔径激光雷达的难点，并对其发展前景进行了展望。