基于回波信号插值重建的峰值判别技术

在脉冲式激光测距技术中,测量距离和目标反射特性变化等因素会引起微弱回波信号的峰值判别误差,造成激光飞行时间的测量误差,峰值判别误差是影响激光测距精度的主要因素之一.针对激光测距中微弱回波信号不规则引起的峰值判断精度低的难题,采用FPGA控制采样电路对回波信号进行高频采样,通过软件对采样数据进行插值重建,根据重建图形判断出回波信号的峰值点位置作为计数停止点,有效提高了回波信号峰值判别精度.实验证明:采用该项技术的激光测距机能够达到0.1 m测距精度.     

基于回波强度的AGV重定位方法研究

自动引导车(Automated Guided Vehicle, AGV)在具有坡道的多楼层环境导航时,搭载2D激光雷达的AGV仅仅只能通过激光同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)进行单个楼层建图,无法直接生成多楼层环境的地图,只能通过建立多楼层地图之间的拓扑关系,才能实现不同楼层地图的转换。为了解决多楼层地图导航之间的重定位问题,提出一种基于回波强度的AGV重定位方法。首先基于激光雷达的回波强度,过滤非反光板信息;然后基于DBSCAN算法对激光扫描数据进行聚类,并通过最小二乘法拟合数据,获得不同反光板质心的局部坐标集合;最后依据反光板布局信息匹配反光板数据,采用几何关系法实现AGV在新地图的重定位。实验结果表明,该方法能有效实现AGV的重定位,定位精度高且稳定,不影响后续的导航任务,具有实际应用价值。     

基于激光对数回波函数的断层研究

利用一次发射高速采集多点回波信号的激光遥感技术,采用Klett反演法和朗伯定律,建立了能见度的求解模型,重点研究了激光回波信号的对数回波函数在不同断层上得到的能见度精度的变化规律,初步确立了不同情况下的最优选取区间.并通过大量实测数据的对比,验证了合理的断层选择对提高测量能见度准确度的重要性.     

激光回波信号采集技术

由于激光脉冲信号具有方向性好、抗干扰能力强等优点,激光脉冲成像在高精度测量地表三维信息领域得到广泛应用。激光回波信号采集和处理技术是激光脉冲成像的关键技术。通过对激光回波信号的采集和处理,可以得到地表粗糙度、倾斜度、反射率等信息。本文对已经投入使用的激光雷达的设计思想及实验结果进行分析,对已经采用的激光回波信号采集技术进行了简要回顾,对此技术的发展进行了初步展望。     

基于激光引信的回波仿真及抗干扰研究

为了提取目标回波信号的特征信息、提高回波信号仿真精确度,采用地面验证实验时将回波数据记录下来对其数字仿真的方法,将二次曲面单元作为几何建模的基础单元来建立目标几何模型,基于目标表面的材料及双向反射分布函数实测数据,结合遗传优化算法对不同波长的样品从不同角度来进行五参量建模。采用回波包络上升速率的区域联合判别方式,对不同环境下目标的点回波幅值进行了实验验证。结果表明,电压在云烟环境与理想环境下的偏差约为65.3%,包络走势满足对目标识别的判定准则,且在云烟环境中实现了抗干扰,能够修正改善目标在云烟环境下回波信号的仿真模型,提升仿真精确度。     

基于激光动态探测机理的目标回波特性

针对激光近程全向动态探测问题,基于激光动态扫描探测机理,在激光近场探测理论基础上,推导出基于激光动态探测机理的目标回波轮廓波形方程,分别从理论推导和实验分析两方面入手,研究了目标回波特性影响机理。结果表明:随着发射功率的增加,回波信号幅值提升幅度较大,脉宽压缩;随着激光发射脉宽的增加,回波信号幅值呈现快速下降,且脉宽展宽;随着光束发散角的提高,回波幅值缓慢降低且脉宽展宽;随着目标距离的增加,回波信号幅值迅速降低且脉宽展宽。     

基于受激光子回波的光相关器研究

相关运算在通信、存储和信号处理中占有非常重要的地位,针对电路相关器运算能力的不足,提出了一种新的光学实时相关器实现方法,将傅里叶变换与光全息技术相结合,利用受激光子回波现象来实现相关运算,从理论上分析了受激光子回波的产生机理,介绍了光相关的实现方法,给出了利用光相关实现路由选择的方案,阐明了这种技术在光纤通信中的潜在应用价值.     

减弱激光回波的隐身技术

针对激光主动探测技术对光电装备造成的探测威胁,提出了一种基于减弱猫眼效应的隐身技术。以夜视仪物镜为例,运用矩阵光学追迹法对这种隐身技术作定量分析,并用实验进行验证。研究结果表明:猫眼效应回波强度容易受到侦察环境和系统装配误差等因素的影响,例如:光敏面倾斜、离焦。因而,在有限改变光电设备光学结构及降低成像质量的前提下,人为地的制造一些装配误差可以减弱系统的猫眼效应,从而达到隐身的目的。这一技术能有效减少自身在军事对抗中被敌方侦察打击的概率,具有一定的军事参考价值。     

基于FPGA的激光回波数据采集与传输系统

传统的激光测距机只是通过测量激光发射主波和目标反射的回波的时间间隔来测量目标距离的。这种方法简单易行,但是没有充分利用信号波形所携带的信息,没有达到探测系统的最佳信噪比。为了提高信号的信噪比、增加激光测距机的作用距离,可以采用全波形高速采样的方案,这些激光全波形数据可用于后续处理的幅度累加、自相关、互相关等处理,能够有效地提高回波信号的信噪比。本文的工作是这种测距方案的一个重要组成部分,包括高速AD采样、FPGA的时序控制、数据采集和传输等部分。针对激光回波数据采集与实时传输的要求和AD采样芯片的多通道、数据量大、速率快的特点设计了基于现场可编辑逻辑门阵列(FPGA)、单时钟先进先出存储器FIFO(First-In- First-Out)和RS232接口总线的激光回波数据采集与实时传输系统。系统主要以FPGA和RS232协议为核心,主要研究采用状态机设计模块来将系统各个模块联结起来。由FPGA向AD芯片写入配置数据的同时,也接收AD芯片的输出数据并送入到FIFO存储器进行缓存和运算处理,处理好的数据由RS232总线发送给上位机进行数据处理。仿真实验结果表明系统逻辑准确,可以满足激光回波波形实时采集与传输的基本要求。     

不同航迹雷达回波强度分析

针对空情复杂多个目标容易混批的问题,在对雷达回波强度分析的基础上,结合实际的雷达程式,对某高度波束平面和三条不同航迹时的雷达回波强度进行计算分析,仿真结果表明:雷达回波强度在波束平面内会有不同的变化,在波束中心时最大;目标沿三条不同航迹飞行时回波强度的分布近似为抛物形、鞍形和双抛物形。此方法亦可用于对不同高度航线的分析。     

脉冲激光多回波峰值检测电路设计

在脉冲激光探测中,常采用峰值检测电路获取强度信息。当激光通过部分反射或部分遮挡的空间多层物体时,会产生多个回波。传统峰值检测电路无法准确探测多回波峰值。因此,基于脉冲多回波峰值检测原理,设计了一种具有高集成度的新型脉冲多回波峰值检测电路芯片。该芯片以两级峰值采样保持电路结构为基础,通过采用交织采样和多路复用技术优化了电路结构,实现了对多回波信号的峰值检测。芯片采用CMOS 0.18μm工艺设计,面积约为2.6 mm×0.48 mm,测试结果表明,所设计的芯片能够有效检测幅值范围50～500 mV、脉宽5 ns的多回波信号,峰值输出电压的最大误差为4.8%,通道间的输出电压最大相对偏差为5.7%,具有更精细的多回波探测能力,可集成应用于脉冲激光探测系统。     

激光探测回波识别技术研究

讨论了激光主动探测的理论基础,分别对凝视、扫描式目标的主动探测体制、回波信号波形进行分析,提出对不同工作模式的目标应采用不同的探测方式,并分别对脉冲、连续探测体制下的回波信号波形及其检测、识别方法进行分析并给出了实施方案。试验验证表明,采用所提出的方案能得到较好的检测结果。     

基于贝叶斯因子分析模型的激光回波信号增强方法

激光回波易被噪声污染,被干扰或遮挡时会出现数据缺失.针对该问题,提出一种基于贝叶斯因子分析(Bayesian fac-tor analysis,BFA)模型的激光回波信号增强算法.首先利用因子分析(factor analysis,FA)模型对激光回波进行建模,从而将信号增强问题转换为对模型参数的求解问题;然后将自动相关...     

激光回波的目标检测算法

目标检测的阈值法经常用于检测目标的回波信号。它的性能取决于信噪比,当信噪比大于6.7时,能够检测出目标。为了提高信噪比,经常采用匹配滤波器。如果系统是窄带系统,噪声为色噪声,无法使用匹配滤波器,不能提高信噪比。激光回波信号的几何特征不同于噪声。提出了一种利用这种几何特征检测目标的算法。当信噪比大于2时,该算法能够检测出目标。该算法已经实际应用。     

激光成像雷达回波数字化技术

首先介绍了激光成像雷达激光回波波形数字化电路的设计及其组成特点,给出了激光回波波形数字化电路的时序设计,比较了可用于探测领域和侦查领域的波形数字化方面的不同,提出了用于侦查领域的波形数字化结果的数据预处理方法、测距体制和强度像提取等关键技术问题.     

高重频激光回波信号检测新方法

针对高重频激光回波探测的应用背景,提出了一种基于信号积累和大步长参数下LMS自适应处理过程的微弱周期脉冲信号检测算法,指出脉冲信号在大步长参数下的自适应处理中会引起滤波器估计误差和自适应权向量的反复振荡,生成较大的值,通过观察该参数的变化,并做进一步处理,可以检测出微弱脉中信号.仿真表明,在适合的步长参数下,该方法有较...     

激光测高仪高斯回波分解算法

地球表面地形的复杂多样可对激光测高仪回波波形产生显著影响,造成多峰叠加形状,该波形通过经典的阈值比较或重心点等算法很难精确得到激光足印内每个反射面的海拔高度。通过高斯分解法把测高回波波形分解成一系列连续的高斯波形,通过拟合得到每个高斯波形的宽度、中心点、幅度等基本参数来估计激光足印内起伏地形的不同反射面的海拔高度。将该算法应用于激光测高仪原理样机,并通过采集不同地形的多模回波数据对该算法进行了验证。     

基于受激光子回波的光实延时技术研究

实延时是相控阵天线波束合成的一种重要手段,而随着带宽和阵列单元数目的增加,光学实延时技术的采用已成为一种重要趋势.介绍了受激光子回波的物理现象,分析了这一现象产生的原理,说明了光实延时的产生方法.     

基于"猫眼"效应的激光回波功率理论分析

激光主动侦察技术是利用光电系统的光学窗口对入射激光具有很强的反射回波的"猫眼"效应来实现对复杂漫反射背景中的光学窗口侦察、定位.对基于"猫眼"效应的激光回波功率从理论上给出了详细的公式推导,并进行了应用分析和定量计算.这对激光主动侦察中的激光器功率、作用距离等参数选择有着重要的意义.