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．     

用SPIDER法测量15 TW/35 fs强激光系统的脉冲输出特性

利用光谱位相干涉直接重构光脉冲的方法 (SPIDER) ,对最近建成的 15TW 35fs台式掺钛蓝宝石超短超强激光系统的输出脉冲特性进行了测量。测量内容包括输出脉冲的相对位相分布和脉冲强度随时间的变化情况。结果显示 ,输出脉冲具有好的相对位相分布 (各光谱之间相对位相差 <2π) ,输出脉冲半高宽为 33fs,表明此系统的脉冲输出已经达到了设计的要求。     

基于PSD器件的脉冲激光三角法测距系统设计

脉冲激光三角法测距将半导体脉冲激光技术和PSD器件技术的优点相结合,特别适合应用于激光近炸引信等近场探测领域。本文提出了“脉冲激光三角法”这一测距技术方案,使用脉冲激光二极管作为激光源,利用PSD器件在激光脉冲激励下的脉冲堆积现象,实现了脉冲激光二极管与PSD激光三角法测距的结合。文章最终完成了脉冲激光三角法测距系统原理样机的设计与联调,测距精度优于10cm.     

星间激光通信兼测距新技术研究

提出了一种用于小卫星编队飞行控制的星载激光通信兼测距机方案.该方案利用反馈式脉冲激光测距法,有效解决了传统脉冲激光测距法中存在的提高测距精度和缩短测量时间之间的矛盾.对该方案的原理进行了详细描述,给出了测距的误差分析,并提出了进一步提高测距精度的改进方法.     

窄脉冲CO2相干激光成像雷达目标距离测量研究

较详细地研究了窄脉冲外差体制CO2 激光成像雷达的目标距离测量 ,指出了影响单个光脉冲测距精度的随机误差和系统误差的主要来源 ,并利用现有的实验装置进行远目标测距对比实验 ,观测到CO2 激光器所发射的窄脉冲和 2 35 5m目标回波波形 ,精确地测量出光脉冲飞行的往返时间 ,该方法可以用作系统误差校准和补偿标准     

脉冲飞行时间激光测距系统中周期误差补偿

在以正弦波为测量基准信号的激光脉冲飞行时间测距系统中,由于高频信号之间的串扰或器件非线性等因素的影响,将产生脉冲飞行时间周期误差,导致测距精度降低。为此提出了一种利用测距仪在一定距离条件下的测量数据计算定时误差的方法,通过最小二乘法拟合构造出一条含误差补偿功能曲线,并将该曲线进行离散化处理,将离散化数据存入单片机内,在距离测量时以含误差补偿功能曲线作为测量基准,实现对脉冲飞行时间周期误差的补偿。该方法具有原理简单、数据可靠、操作方便等优点。所研制的激光脉冲测距仪经过误差补偿后,测距误差小于3 mm。     

微脉冲激光人卫测距技术

微脉冲激光测距技术是新一代激光人卫测距系统所采用的距离测量技术。它与常规激光测距机的最大区别是激光信号探测方式的不同。它采用光子计数的探测方式,利用大量数据的统计特性来提取距离信息,比直接利用信号本身特性来判断信号的有无具有更高的灵敏度。微脉冲激光测距机主要应用优点是作用距离远,使用安全性好、系统可靠性高,最适于人卫测距、远程测距、大气激光雷达等应用领域。     

基于游标内插原理的多脉冲测距方法

将游标内插原理和多周期测量技术应用于脉冲测距方式,提出一种适用于近距离高精度电波或激光脉冲测距仪的方法,即在多周期脉）中工作方式下,利用2个时钟信号的微小周期差,将收发脉冲的时间间隔扩展放大以提高测量精度,有效测量范围由主时钟周期决定。设计了相应的时钟控制电路和时间间隔测量电路,并将该方法实际应用于近程网线电缆测距,达到了厘米量级的测量误差。     

简讯

1985年11月,我所研制的“超短脉冲激光系统”与上海天文台主镜为φ600mm的激光人卫测距仪组合,建成了我国第一台第三代激光人卫测距仪,该仪器对地面靶的测量精度达3～5cm,对激光地球动力卫星(LAGEOS)的测量表明:该测距仪的测距能力达7500km。测量数据送往美国,经美国数据处理中心的核对,测距精度已达5cm左右。 激光人卫测距仪转代的重要标志之一是测距精度,第一代测距仪的测距精度是米级,第二代测距仪的测距精度是分米级,第三代测距仪的测距精度是厘米级。第三代激光人卫测距仪是在第二代测距仪上使用了“超短脉冲激光系统”,使测距精度得到了     

脉冲激光测距机的工作效率

测量了脉冲激光测距机输入电压与输出激光脉冲能量的关系，讨论了测距机工作效率对测距次数的影响，确定了最佳工作电压。     

基于光路复用机理的激光近程动态测距概率分布

基于光路复用机理,提出了一种激光近程动态扫描探测方法。基于重尾函数建立了一种脉冲激光发射波形数学模型,推导了脉冲激光近程动态探测冲击响应及回波方程。建立了一种脉冲激光测距概率统计分布模型,研究了脉冲激光发射功率/脉宽、阈值检测电压、等效均方根噪声电压以及激光出射角对测距概率分布的影响机理。结果表明:随着发射功率的增加,测距精度提高且分布曲线逐渐偏离真实值;测距精度随着激光发射脉宽的增加而递减;随着阈值电压的提高,分布曲线向右移动;距离测量分布曲线随着等效均方根噪声电压的增加而宽度增加、幅值减小;随着激光出射角度的增加,测距分布曲线向右移动,测距精度随之降低。     

激光飞行时间测距关键技术进展

文中扼要介绍了激光飞行时间测距的若干关键技术研究进展。主要包括；脉冲激光测距的时间间隔测量技术和时刻鉴别技术，激光相位测距的相位调制技术及其调制噪声问题，调频连续波测距技术和半导体激光自混合干涉测距技术等。     

脉冲激光高精度测距的数据处理方法研究

采用电子计数法实现脉冲激光测距的本质是测量发射脉冲和目标反射回波脉冲的时间差.为实现脉冲激光精确测距,在分析传统电子计数法时间测量的原理和误差因素基础上,给出提高脉冲激光测距精度的几种数据处理方法,并分别论证了其有效性.     

单光子测距系统仿真及精度分析

单光子探测器和时间相关单光子计数技术（TCSPC）被广泛运用于脉冲式激光测距及三维成像系统中。分析影响探测精度的因素有助于提高测距系统的性能。为此,建立了基于TCSPC单光子测距系统的理论模型,讨论分析了影响测距系统测量精度的因素,主要包括激光脉冲强度和回波信号统计波形的脉宽,其中后者由激光脉宽和探测器的时间抖动决定。并且利用蒙特卡洛法对测距系统的探测过程进行仿真,得到了上述因素对测量精度的具体影响情况。最后搭建了单光子测距的实验室实验系统,经过实验在10 m处的测量精度达到4 mm,对相同参数下的仿真结果进行了验证。     

提高近程脉冲激光探测系统精度研究

为了提高脉冲激光引信探测系统对距离的判别精度,分析了主要的误差来源。利用恒比定时原理,采用浮动阈值电路来消除脉冲激光引信回波信号强弱变化造成的测距误差;同时利用引信炸高已知的特点,用测量距离和设定距离进行比较来减小±1误差。实验证明,该系统在满足激光引信体积,实时性,抗干扰,功耗的前提下,提高了测量精度。     

基于CPLD的多目标脉冲激光测距系统的设计与实现

研制了基于CPLD的多目标脉冲激光测距系统,传统的测距方法,每个激光脉冲只能测量单一的目标,而多目标测距系统可以对测距范围和测量方向上出现的多个目标同时进行测量,系统采用先进的复杂可编程逻辑器件CPLD实现,较好地实现了集群式多目标捕获的关键技术,提高了激光测距系统的实用性、灵活性。     

КИП型皮秒脉宽相关测量仪

此种仪器专用于测量线偏振皮秒单脉冲激光的脉宽和时间结构。仪器利用以辐射在非线性晶体中二次谐波振荡为基础的相关测量法。记录则用照相法。由于可能测单次脉冲，仪器卓有成效地用于测量重复频率低、时间特性复现性程度不高的脉冲固体激光辐射的脉宽。使用简单可靠。     

基于连续波脉冲的高精度激光测高仪

研制出了可用于飞行器滑翔着陆时使用的高精度激光测高仪。采用连续波脉冲测距的方法,实现高数据测量频率的要求,采用多数据加权平均的方法消除了测量数据的抖动以及杂光干扰带来的误差,提高了脉冲测距的精度。     

ПИ-4和ПИ-5激光辐射的标准接收器

为了实现对激光辐射平均功率和脉冲激光辐射测量设备的能量计标准测量设备的要象笔者研制了ПИ-4和ПИ-5热电接收器，分别用来测量激光的平均功率和单个脉冲能量。     

人造卫星激光测距中光电倍增管的使用

用巨脉冲激光对人造卫星和月球的测距工作目前在国外已广泛开展起来;我国从1972年开始人造卫星测距研究,并已经获得了一定的成果。由于测量目标在千公里之外,回波信号相当微弱,因此,为了能够可靠地进行测距,必须采取一定的措施,如加大激光发射功率,