激光脉冲测距的测距精度及误差分析

以激光脉冲测距的原理为基础，对激光脉冲探测理论进行了分析，在分析影响激光脉冲测距的各种误差源的基础上，给出了误差修正公式，并指出该误差是影响激光脉冲测距精度的主要因素．同时对激光脉冲测距的精度和误差进行了定性的分析，提出了试验中提高测距精度的主要途径，为正确分析靶场光学测量设备的整体效能提供依据．     

战术用脉冲激光测距仪测距方程和测距性能研究及其应用

采用信噪比（ＳＮＲ）分析和计算脉冲激光测距仪的测距方程、大气性能、测距概率和虚警率及测距误差、测距速率误差等，为系统设计、应用和研究提供依据。     

利用帧头消除测距时标整周期滑动的方法

在弹载扩频脉冲应答式测距系统中,应答机直接利用捕获脉冲作为时标信号进行测距。此法在高信噪比时测距精度较高,但在低信噪比时,伪码同步脉冲的抖动较大,同时捕获脉冲会产生整数个伪码周期地滑动,导致测距误差较大。为了提高测距精度,提出了一种利用帧头消除脉冲应答式测距时标整周期滑动并降低时钟抖动的方法。在获得伪码捕获脉冲并检测到帧头后,应答机才启动应答信号,可有效降低低信噪比时的测距误差。     

PDME脉冲幅度或门限不稳产生误差分析

在研究精密测距系统(PDME)测距原理及工作模式的基础上,分析了因脉冲幅度或判决门限不稳引起测时误差从而导致测距误差的过程。分IA和FA两种模式,从测量脉冲前沿的数学表达式出发,研究因脉冲幅度或判决门限不稳引起的测时误差,依据PDME工作原理推算测距误差,进一步根据接收机输入端脉冲信号峰值电压与距离的关系分析了测距误差与距离的关系。最后根据对测距误差的分析,对两种模式的测距误差情况进行了仿真,给出了仿真结果。     

大气介质对电磁波测距精度的影响

大气介质的不均匀将影响电磁波测距精度.从电磁波相位法测距的基本原理出发,推导了大气介质引起的电磁波测距误差公式,并与高精度的微波测距机在10km基线上测距精度进行了比较,结果证实,即使采用高精度的电磁波测距机,大气介质引起的测距误差也在0.75m～-0.25m之间.因此,在用电磁波进行高精度测距时,必须要测量出基线上精确的大气折射率的分布,才能提高测距精度.     

塔康地面信标半幅探测电路对测距精度的影响分析

在分析塔康信标半幅探测电路工作原理的基础上,重点讨论了影响塔康系统测距精度的主要因素,一方面推导出半幅探测脉冲的定时误差与参考电压的幅度误差之间的定量关系μs(??ut 3)V(/)?,另一方面讨论了当多径干扰造成测距脉冲波形展宽而导致定时误差时,提出了一种通过测量半幅探测脉冲的实际宽度T来间接得出定时误差?t,从而控制延时时间减小定时误差的补偿方法,达到提高测距精度的目的。     

自动增益控制的自触发脉冲激光测距技术

文中提出了一种具有自动增益控制的自触发脉冲测距方案,不但减小脉冲信号上升沿 引起的测距误差,而且也减小由于信号幅度变化带来的漂移误差影响。实验结果表明:该激光脉冲测距系统在1m～10m的测距范围内,测距精度达到亚毫米级。     

脉冲式高精度激光测距技术研究

本文对脉冲式激光测距仪的误差来源进行了分析,着重讨论了影响测距仪随机误差的几个因素。通过分析可以 看到,提高时间间隔测量电路的分辨率,采用高速阈值鉴别芯片以及缩短信号上升沿是提高测距精度的有效方法。其中,信号上升沿的 缩短可以通过采用窄脉冲激光器以及适当的接收电路带宽来实现。通过仿真计算得到,保持5ns上升时间不被扩展的最小带宽约为90MHz。 采用这个思路设计了一种高精度激光测距系统。经测试,该系统对500m内不同距离目标的单次测距精度(3σ)在0.077m～0.115m之 间,对距离在500m到3km的目标则优于0.1‰D+0.05m (D为距离)。同之前采用不同激光器和带宽的设计相比,该系统的单次测距精度有了明显的 改善。     

椭圆高斯足印对星载激光测高仪测距值及其误差的影响

光束空间分布是影响星载激光测高仪测距指标的重要因素。根据星载激光测高仪接收脉冲回波分布特点,通过对椭圆高斯足印及线性目标的理论建模,基于接收脉冲回波信号时间重心及其方差的基本定义,构建了椭圆高斯足印对星载激光测高仪测距值及其误差的影响模型。以GLAS星载激光测高仪为输入条件,利用数值仿真分析的方法,针对倾斜度和粗糙度分别为（3,1.7 m）、（12.5,8.9 m）和（28.2,14.5 m）的三种典型观测目标,系统论述了椭圆高斯足印的椭圆率与方位角对测距值及其误差的影响规律。结果表明,激光测距值基本与椭圆高斯足印的椭圆率和方位角无关,其测距值余量最大值不超过1 mm,但是,激光测距误差会随着椭圆高斯足印的椭圆率和方位角的增加产生起伏变化,其测距误差余量最大值达到了47.04 cm。所得结论对于星载激光测高仪的硬件设计和性能评估具有一定实际应用价值。     

探测距离对激光定距引信探测能力影响的分析与评价

为全面评价激光定距引信的探测能力,确定其随距离变化的规律,通过推导脉冲激光测距回波方程,建立脉冲激光测距数据分布解析方程并提出误差量化评价方法。仿真分析并评估了探测距离对回波信号及探测能力各指标的影响,最后通过试验得到验证。结果表明:可靠测程内,引信可实现可靠探测,随探测距离减小,测距随机误差先减小后增加,系统误差逐渐增加;引信最大可靠测程为84.8 m,测程内随机误差为0.22~0.73 m,满足引信远程定距的需求;提高阈值可明显改善测距误差,但会造成可靠测程减小。所得探测能力变化规律与评价方法可为脉冲激光引信设计与应用提供理论依据。     

时间比例放大法在脉冲激光测距中的应用

脉冲激光测距机体积小巧、测距时不需要辅助目标,因此便于携带且操作简单。但由于受到计时器计时精度的限制,脉冲激光测距的精度相对较低。而高精度脉冲激光测距系统往往难以达到低成本和便携的要求。为此,介绍一种时间比例放大法用来提高脉冲激光测距精度,这样就可以以低成本开发具有较高测距精度的便携式激光测距系统。     

脉冲激光测距机电磁兼容解析

为了解决大功率脉冲激光测距机经常出现的EMI（电磁干扰）问题,提高激光测距机的电磁兼容冗余度,本文从激光测距机的工作原理出发,找到了激光测距机中形成电磁干扰的几个主要因素——激光激励源、控制及信息处理机、控制电缆。通过理论分析计算,针对性地提出了解决方案,并将其应用于实际电路中。试验结果证明该方案切实可行,能够较好地解决大功率脉冲激光测距机中存在的电磁干扰问题,为激光测距机的性能拓展打下了良好的基础。     

利用TDC-GP21的高精度激光脉冲飞行时间测量技术

采用微小时间间距测量芯片TDC-GP21设计实现了高精度激光脉冲测距系统。详细论述了TDC-GP21的工作流程与外围电路,研究了光信号接收与放大电路,并对跨阻放大器理论进行了详细的理论论述与分析。同时,讨论了三角波定比延时脉冲时刻鉴别法,降低了系统对激光器回波信号幅度变化的要求。经实验测试获得了厘米量级的激光脉冲测距系统。系统结构简单,可实现程度高,精度高,功耗低,体积小,可以满足高精度距离测量需求。     

基于国产三代微光ICCD探测器的三维激光成像雷达

针对高分辨、高帧频激光三维视频成像问题,基于国产三代微光像增强器,采用线性增益调制单ICCD成像方法,建立激光发射功率和成像距离的数学模型、测距模型。考虑激光光源功率波动、脉宽误差、同能量脉冲误差因素,对三维成像测距误差进行分析,得出远距离高精度三维成像的解决措施。开展单ICCD增益调制激光三维成像雷达工程样机研制,并进行外场成像试验,结果表明该激光三维成像雷达具有25 Hz帧频、720×576高分辨率,220米外测距精度优于001m,实现对目标的三维成像,验证了分析与措施的有效性。     

1.06μm激光光斑中心的计算机分析

介绍了激光指示器的光轴调校原理,建立了调校装置,对脉冲激光能量分布进行了分析,对激光光斑 中心进行了计算.     

距离误差产生器

雷达测距机是用来完成精确测距和自动跟踪的 ,本文讨论测距系统中最重要的部分 ,距离误差的三种提取方法 ,着重介绍了距离误差产生器的软件化设计     

激光引信饱和漂移误差消除算法

为保证激光引信在近程的测距精度,文中针对恒比定时法在激光接收器饱和时会发生跳变点前移的现象,提出一种基于回波功率方程的误差补偿算法。通过线性化模型描述脉冲信号,推导了饱和漂移误差的解析表达式,分析了其随回波信号上升沿斜率的变化规律。根据回波功率方程,在小角度入射特定目标的条件下,建立饱和漂移误差补偿数学模型;通过实验标定误差补偿表达式,得到修正后的测距公式,验证了饱和漂移误差补偿方法的有效性。实验结果表明:激光引信在回波信号饱和时测距有较大偏差,最大偏差达到1.4 m;采用误差补偿方法后,可使偏差控制在0.5 m以内。研究可为小型化高精度激光引信测距系统设计提供理论参考。     

数字化脉冲激光引信探测系统设计与信号处理

针对以往模拟脉冲激光引信探测系统存在的测距误差较大的缺点,为进一步提高脉冲激光引信的测距精度,设计了一种数字化脉冲激光引信探测系统.该探测系统包括发射、接收和信号处理3部分,其中信号处理部分主要实现脉冲回波信号的高速实时采样与缓存、信噪比增强与时延估计.采用双通道ADC并行采样,实现了以200 MHz的等效采样频率对脉冲回波信号进行高速采样.当脉冲回波信号很微弱时,采用多脉冲相干平均算法提高了其信噪比,增强了对微弱回波信号的检测能力.通过最小二乘时延估计算法得到了回波时延,进而计算得到目标距离.测距实验结果表明:该探测系统测距精度较高,最大测距误差为0.25 m.     

一种提高脉冲激光测距精度的方法

在介绍脉冲激光测距原理的基础上,分析了影响脉冲激光测距精度的两种主要原因,脉冲时刻鉴别误差和时间间隔测量误差对测距精度的影响.指出了针对这两种原因的解决措施,介绍了采用高通容阻时刻鉴别法和差分延迟线法时间测量等技术,实现较高的测距精度的方法,对其工作原理作了介绍.