非合作目标脉冲相位式激光测距仪的测程研究

对于非合作目标的中程距离测量, 从测距范围、测量精度、速度和可靠性的折衷方面来讲, 脉冲相位式激光测距法优于常规的脉冲法测距和连续波相位法测距。在脉冲相位式激光测距中提出采用连续发射的正弦调制脉冲信号提高发射激光的峰值功率以提高测程, 但发射激光的平均功率被保持很低保证了发射激光对人眼的安全。同时根据硅雪崩光电二极管(Si-APD)噪声谱密度理论, 设计了具有温度补偿和反馈电阻噪声补偿的激光测距仪前放接收模块, 详细分析了背景光, 反向高压和反馈电阻对于Si-APD接收性能的影响。实验表明：根据该方法设计的前放接收模块使测距仪接收系统获得最大信噪比, APD工作在最佳倍增状态,从而提高测距仪的探测灵敏度和最大测程。     

一种面向空间应用的激光测距方案设计与实验

针对空间应用背景对激光测距系统宽测程、高精度、实时测量的要求,使用相位式激光测距法中分散的直接法设计了一种激光测距方案,其理论测程可以达到10 km,测距精度可以达到0.1m。对激光器和窄带滤光片提出了技术指标要求,对雪崩光电二极管（APD）进行了选型,并通过对空间环境背景噪声的分析和对空间非合作目标测程方程的分析验证了技术指标选择和APD 选型的合理性。实验结果表明:该系统最大测距误差为8.71 cm,符合测距精度优于0.1 m的技术指标要求,同时具有较高的动态性能,测距时间不超过1 ms。此外,系统具有较小的整体功率和质量,分别为13.29W 和693 g,可作为天基应用的有效载荷。     

雪崩光电二极管在激光测距机中的应用

本文根据雪崩光电二极管的噪声特性．提出了按照噪声分配原则来确定雪崩光电二极管最佳工作点的方法。对放大器，接收光路设计和雪崩管的偏压电源等问题均进行了讨论。实验表明应用APD-1型雪崩光电二扳管，使激光测距系统的测程比用pin硅光电二极管时增加一倍以上，接收灵敏度提高27～15倍。     

雪崩光电二极管电外差混频技术及其参量优化

雪崩光电二极管(APD)具有频响宽、灵敏度高的优点,在激光测距中有重要应用.为了分析APD电外差混频技术对系统信噪比的影响,建立了APD的数学模型,仿真分析了偏置电压直流分量与信噪比的关系,以及APD击穿电压变化时对信噪比的影响.结果表明,APD电外差混频技术会降低APD输出信号的信噪比,但它降低了后续电路处理带宽,有利于系统整体信噪比的提升;当APD输入光信号较微弱时,采用电外差混频技术,可有效提高系统整体的信噪比.     

一种LD激光测距回波探测电路的设计

雪崩光电二极管APD(avalanche photo detector)因其具有很高的内部增益,是目前LD(Laser diode)激光测距中最常用的光电探测器件.挖掘激光测距系统的探测能力、提高探测概率的最终途径是提高激光回波信号的信噪比.从LD激光测距的特点出发,在分析了APD光电探测电路噪声的基础上,结合脉冲回波信号的特征,利用微弱信号检测的理论,提出了一种利用相关检测来提高回波信号信噪比的检测电路.结果表明,回波信号的信噪比有了一定提高,且结合了自动增益控制电路,为后续的时间间隔测量的精度提供了保证.     

精密激光测距的最佳化及JCY-3型激光测距仪的参数选择

在几公里到几十公里,有合作目标的精密激光测距中,相位法应用最广。以高频信号对连续激光作幅度调制,测量往返传输所带来的相位差,可以得到很高的测距精度。信噪比是影响测程精度的最终极限,而信噪比涉及许多因素,有些往往相互制约。本文分析相位激光测距技术,讨论了发     

雪崩光电二极管最佳工作点的确定

本文根据雪崩管的倍增噪声特性,给出在最佳工作状态下,雪崩光电二极管的倍增噪声电流谱密度与放大器的等效输入噪声电流谱密度之间的数量关系,提出按照放大器本身的噪声电压在输出总噪声电压中所占的比例来确定雪崩光电二极管的最佳工作点的方法。用这种方法确定了厚耗尽层雪崩光电二极管的工作点,用该雪崩光电二级管作激光测距仪的探测器时,使测距仪的测程比用Pin硅光电二极管时提高一倍以上,接收灵敏度提高约二十八倍。     

改进型相位式激光测距电路的设计

为了提高无合作目标的相位式激光测距系统的稳定性和精度,并简化测距系统,设计了一种相位式激光测距系统的发射和接收电路.采用了双频调制、直接数字频率合成器(DDS)、差频测相技术等原理.进行了理论的研究、分析和实际的电路实验.利用DDS产生的正弦波信号进行调制发射,并且对非合作目标反射回来的激光信号进行接收、调理,并进行数据处理.在设计中,优化了系统的调制发射电路,采用新的光电探测器和高压偏置电路,增加简单实用的自动增益控制(AGC)模块等.实验结果表明,该测距系统简单有效,具有较高的测量精度和稳定性.     

1.54μm APD光电探测器组件的研制及应用

主要从长波长人眼安全测距方面讨论和研究了InGaAs雪崩光电二极管的前置放大器的电路原理和参数的设计以及光电探测器组件混合集成.着重从激光测距方面的应用探讨了由InGaAs雪崩光电二极管组成的激光接收器的应用电路的选择和设计.从测距使用的角度对InGaAs雪崩光电二极管的光电特性与偏置电压的关系进行了测试,从而了解该器件与硅雪崩二极管的光电性能的差异,从而为更好的应用InGaAs雪崩光电二极管提供参考和依据.研制的InGaAs雪崩光电二极管探测器组件及接收器在激光测距机中进行了测距应用,在激光能量为7毫焦耳测距集中进行测距,初步达到了要求.     

应用欠采样原理提高相位式激光测距精度

在激光测距中,测程和测量精度一直都是一对矛盾体.在保证测程的同时,提高测量精度是本次设计的关键所在.相位式激光测距的传统思想是将高频信号进行混频之后得到频率较低的差频信号,使用FFT得到相位,但是信号经混频后会带来幅度的衰减和相位的偏移.为了解决该问题,提出一个新的思路,利用欠采样技术与同步检测原理改进测相方法,降低数据处理的复杂度,提高相位检测的精度.用MATLAB仿真有白噪声和其他干扰信号存在时欠采样技术测量相位的精度,经过误差分析之后进行改进并与传统的方法进行了比较.