脉冲激光测距机最大测程测试方法研究

最大测程是反映脉冲激光测距机性能优劣的主要参数之一。分析了现行激光测距机最大测程指标考核的方法,比较了各种考核方法的利弊。在此基础上提出了一种采用室外消光法与室内时序增益系数比检测相结合的方案进行激光测距机最大测程测试的新方法．并对两具测距机分别进行了室外消光比、室内时序增益系数比、最大测程的测试,对两者的结果进行了对比。最后针对本测试系统的组成进行了误差分析。结果证明,新的检测方法可以客观、真实、准确地测量1．06μm和1．54μm两种波段的脉冲激光测距机的最大测程,测试结果受天气条件和目标特性影响小,也不受脉冲激光测距机增益电路的影响,且测量精度高,重复性好,操作方便可靠。同时还可对激光测距机测程范围、测距精度、选通范围及选通精度、距离分辨率等主要性能参数进行模拟测试。     

激光测距机测程指标的拟定

本文分析了军方拟定激光测距机测程指标所存在的问题,论述了根据使命任务恰当地分别拟定用于慢速和快速目标的激光测距机测程指标的方法,阐明了保障测程指标的约束条件。     

激光测距机测程室内检测仪研制成功

根据上级下达的科研任务,北京工业学院和国营华光仪器厂共同研制的激光测距机测程室内检测仪(简称“测程仪”)已于一九八三年十一月十九日通过样机鉴定.测程仪是利用激光测距机本身自检,通过对激光的衰减和时间延迟,在指定的任何距离、目标和天气条件的情况下,模拟激光测距机的测距性能,从而把对激光测距机整机性能的检测,由室外实地试验搬到室内来进行.     

验收测程的问题与检验测程的方法

本文分析了军方验收激光测距机测程指标所存在的问题,阐释了检验测程的各种方法及其相互比较。     

激光测距机最大测程评估方法研究

最大测程是评估激光测距机测距性能的综合性指标,在实际应用过程中需要定期检验。目前采用的实际测距法受限于天气和目标条件难以实施,消光比法则因为难以实时设置或测量激光接收处理电路的增益也不易操作。而目前检验激光发射能量、光束发散角、光轴偏差角、最小可探测激光功率等关键参数的手段已经相当普及,可以恰当地应用这些检验结果来评估激光测距机的最大测程是否满足要求;如果能精确给出具体型号激光测距机激光能量分布的表达式,就可以给出精确评估最大测程的理论计算公式,从而通过测量激光测距机的关键参数来判定最大测程是否满足要求。     

激光测距机的灵敏度与消光比

论述了激光测距机的灵敏度与消光比两者的意义与关系以及用其推算测程的方法。     

机载远程激光测距机最大允许噪声仿真研究

为了提高机载远程激光测距机接收系统设计的可行性,从激光测距方程出发,分析了最小探测灵敏度与测程的关系。对回波频谱特性、探测模块带宽和放大器带宽进行了仿真,计算了回波信号的放大倍数,推算出主放大器输出信号的大小。依据高斯白噪声模型和主放大器输出信号值,推算了激光测距接收电路的最大允许输入噪声值。设计了电路并进行了试验测试。结果表明,激光接收灵敏度与理论值的偏差为5.7%,消光比法对应空中小目标最大测程与理论值的偏差仅为1.5%。该噪声分析方法对机载远程激光测距机的接收系统设计具有一定的指导意义。     

人眼安全1.57μm OPO激光测距取得重大进展

西南技术物理研究所新激光技术实验室研制的人眼安全1.57μm OPO激光测距机最近取得重大进展,于1999年1月国内首次成功实现高重频1.57μm OPO激光测距,在能见度为5km情况下,测程达5.650km,能见度为10km时,测程达7.050km,重复频率20Hz.1.57μm OPO激光测距机的研制成功将促进我国高重频人眼安全激光测距技术的开发和应用.     

光轴偏差对激光测距机测距能力的影响

根据脉冲激光测距机的测距方程,定量讨论了光轴偏差对测距机测距能力的影响,给出了几种典型激光测距机最大测程随光轴偏差大小的变化情况。理论上,得出了“不同型号”的测距机所允许的最大光轴偏差是不同”的结论。     

不同能见度下激光测距仪最大测程的数值算法

为了定量地评估激光测距仪的最大测程,并快速掌握激光测距仪在不同能见度下的具体性能,提出了一种最大测程数值算法,即通过结合激光测距方程和大气透过率计算公式来构建并求解超越方程的方法,可完成最大测程的定量计算。在此基础上,又提出了比例计算法来完成不同能见度下最大测程的等效推算。根据算法原理,分别进行了数值模拟计算,并给出了最大测程与能见度的关系曲线。数值模拟结果表明,该方法可以方便准确地完成多种情况下激光测距机最大测程的计算,具有定量直观、计算精度高、使用方便等优点,为激光测距仪最大测程的检测与评估提供了一种新方案。     

手持激光测距仪的光路设计

介绍了手持激光测距仪的光路设计,该光学系统由激光发射、瞄准和激光接收光路等组成,采用短焦距、小孔径、二合一光路布局。重点研究了激光测距仪测距能力的估算及有关参数的确定．测距仪观察光路设计及像差,激光发散光路和激光接收光路设计。该手持式激光测距仪系统具有体积小、重量轻、测程远、操作简便、测距误差小、密封性能好、可靠性高等特点。     

激光半主动制导系统的极限作用距离测量模型

激光半主动制导系统通常是光电对抗的主要对抗对象,因此,其真实的作用距离就成为了光电对抗中最为关心的指标。定义了激光半主动制导系统的极限作用距离,考虑大气湍流对激光传输的影响,推导出了激光半主动制导系统照射方程的一般形式,并参考激光测距系统测距性能的测试方法,通过改进消光比法和最大测程法的转换,得到了激光半主动制导系统的极限作用距离测量模型。最后,分别进行了改进消光比试验和最大测程试验,验证了极限作用距离测量模型。实验结果表明:依据模型只需在一定天候条件下进行改进的消光比试验即可得到任意天候条件下激光半主动制导系统的极限作用距离,且相对误差较小,不超过1%。     

相位激光测距中相位测量与误差分析

激光方向性强,单色、相干性好,这些特点使得激光测距可以应用在多个领域。由于相位法测距可以达到较高的精度,因此相位法测距成为激光测距的首选。文中根据激光测距的特点,从几方面对相位法测距进行了改进和优化。在保证精度的前提下,减少了对单片资源的消耗,使激光测距系统有更快的响应速度和更多的资源进行功能扩展。通过仿真验证,文中所提方法达到了预期效果,并可根据不同精度需求,灵活地设计程序。     

星载激光测距仪的高精度时间间隔测量单元

高精度时间间隔测量单元(TIU)是星载激光测距仪的关键部件。基于现场可编程门阵列(FPGA)研制出了满足星载要求的高精度、高集成度时间间隔测量单元。该单元采用数字计数法结合数字延迟线插入法的技术,在0.5~10 km的测量距离范围内,时间分辨率为500 ps。通过地面检测,在全程范围内保持了良好的线性度,标准偏差小于270 ps。该单元同时具备测量脉冲回波宽度的能力,可以获取目标的脉冲展宽信息。由于单元选用的元器件都具有航天产品性能,因此其设计和技术指标可满足星载激光测距仪的应用。     

一种小型高精度脉冲式半导体激光测距仪

介绍了一种小型、低成本的脉冲式半导体激光测距仪,该测距仪采用了定比例鉴别(CFD)和时间放大技术,有效地减少了因接收信号辐度变化而引起的漂移误差和晶振时钟计时的误差.当接收脉冲信号辐度在0.2-2.2V范围内变化时,该测距仪可获优于±7cm的单次测量精度.     

激光测距机的测距能力与距离波门

分析了决定激光测距机测距能力的因素;给出了测距机的信噪比与距离波门之间的定量关系;说明了波门大小的选择原则和距离波门在舰用光电跟踪仪中的滤波作用。     

正交混频相位式激光测距方法与系统实现

针对传统的二次混频式激光测距仪鉴相精度不高,难于消除系统误差等问题,提出了正交混频相位激光测距法,利用成熟的正交调制技术进行激光光强的幅度调制,提高了基于二次混频原理的激光测距仪的鉴相精度,并且通过改变低频信号相位来获得两个相对很小的频差,易于消除系统附加相移,大大简化了二次混频式激光测距仪的硬件设计。详细阐述了基于正交混频相位测距方法的激光测距原型机设计要点。系统原型机设计方案采用了集成度很高的正交调制芯片完成,结构紧凑没有冗余元件。原型机实验精度达到±1.52mm,在62.5MHz频点下测相精度达到0.042°,并且可以很方便地通过加入多频调制的方法大大提高测量距离,是采用二次混频法进行相位激光测距的优秀解决方案。     

一种探测光学窗口的激光测距机

介绍一种利用光学系统的“猫眼”效应来探测光学窗口的激光测距机的设计方法,并根据这类目标的特点,总结出一个针对“猫眼”类光学系统的激光测距方程的计算方法,与实际试验情况进行对比,得到比较好的吻合。