基于单光子计数激光雷达的Bayesian检测研究

在单光子计数激光雷达检测领域,目前的检测方法在低信噪比情况下虚警概率会增加,同时也无法适应噪声变化的问题。针对这些问题,提出了一种基于Bayesian的检测方法,该方法首先通过雷达方程估计回波信号光子数的范围,将其作为先验信息,而后结合二项分布建立了累计概率模型,基于Bayesian判决准则计算得到检测阈值,此阈值能够在检测概率与虚警概率中间择其平衡。这种方法不仅克服了低信噪比检测困难的情况,还减少了先验信息的获取难度。实验结果表明,对比固定阈值其虚警概率降低了10倍。对比“恒虚警”其检测概率提高了约20。验证了方法具有良好的检测效果,具备一定的可操作性。     

基于Matlab的量子激光雷达稳频通信模拟系统设计

传统通信模拟系统设计较为复杂,导致模拟过程消耗能量较大,不能准确模拟稳频通信质量。因此,提出基于Matlab的量子激光雷达稳频通信模拟系统。由于振荡器是雷达形成初始信号源的基础,通过分析振荡电路与相位噪声,获得相位噪声函数与通信频率存在的关系;为确保通信过程的稳定,将准确性与稳定性作为信号质量的评价指标,并采用锁频环稳频技术计算频率偏移程度,根据PID控制算法控制频率,量子激光雷达稳频通信;利用Matlab确定激光器、探测器等硬件组成结构,通过时序与数字阵列的设置完成模拟系统设计。仿真结果表明所提系统结构简便、性能稳定,能够真实模拟出稳频通信的信号质量。     

激光雷达扫描反射镜结构有限元分析

针对机械旋转激光雷达扫描结构的工作精度直接影响系统的测量精度,提出以扫描反射镜结构为主要研究对象进行分析,通过利用有限元法进行模态、动力学和冲击分析,得出扫描反射镜结构在工作过程中和冲击载荷下具有足够的刚度和强度,满足实际应用需求,其分析方法对类似扫描式传动设计有一定的借鉴意义。     

高光谱激光雷达谱位合一的角度效应分析

高光谱激光雷达以其谱位合一的技术优势为实现超三维精准遥感观测提供了可行途径,因此成为当前激光雷达与高光谱遥感领域共同大力推进的前沿发展方向。目前已有多型原型系统研发出来并得到了原理性验证,然而针对其数据处理核心环节问题的基础技术仍较为欠缺。典型问题之一是不同波段回波信号受激光入射角度的影响,该角度效应限制了高光谱激光雷达实现高性能遥感。以芬兰空间信息研究所高光谱激光雷达原型系统扫描桦树树干为例探讨了该角度效应,发现了不同激光波段对不同入射角度的回波强度响应模式,推导出了角度效应的基本规律及其精细尺度的统计规律,为后续该方向的系统研发、数据处理及信息提取等提供了可借鉴的底层机理与技术基础。     

“空天地”一体化监测技术在京津冀大气污染防治工作中的应用

利用卫星遥感技术反演大气气溶胶光学厚度,对W区及周边大尺度范围内的颗粒物区域传输与本地排放进行了分析;利用大气颗粒物监测激光雷达,对W区主城区及开发区等重点区域进行了激光水平扫描,利用消光系数、退偏振比等重要参数对W区颗粒物污染进行了分析;利用多参数微型空气站,对W区重点监测区域进行了网格化空气质量监测监管。将卫星遥感技术、激光雷达技术与微型站地面监测技术结合起来,为W区环境空气质量监管提供了可靠依据,为大气环境质量监管提供了典型案例。引入了多源信息集成与融合技术,提出一种基于卫星遥感、激光雷达、微型空气站和视频监控技术的空气质量监测系统模型,并将该模型应用于空气质量的监测与评价中。     

基于点云中心的激光雷达与相机联合标定方法研究

针对激光雷达与相机联合使用遇到的点云稀疏、相机受环境光照影响失真等问题,提出一种基于点云中心的激光雷达与相机自动配准方法,避免了传统联合标定需要手动选择特征点以及连续采集多帧等问题。该方法在对点云与图像预处理后,利用平面法向量的一致性实现多标定板点云自动分割,提取标定板在激光坐标系和相机坐标下的点云;然后通过点云聚集迭代求解中心点,实现两个传感器标定板对应点云中心的粗配准;最终利用迭代最近点算法进行精配准,获得标定参数,完成联合标定。实测表明,在激光雷达误差±3 cm范围内,点云正确投影比例达到97.93%,可以有效获取高精度联合标定参数,满足空间环境对激光雷达和相机数据融合的要求。     

应用于车载激光雷达的宽带AGC跨阻放大器

针对车载激光雷达接收端脉冲信号脉宽窄、动态范围大等特点,提出了一种新型宽带、宽动态范围和高增益的自动增益控制(AGC)跨阻放大器。采用改进型调节型共源共栅结构作为输入级,拓展了带宽。使用改进型吉尔伯特单元作为可变增益放大器,进一步提高了带宽和增益。增加了AGC环路,提高了输入动态范围。基于标准 0.18 μm CMOS工艺进行设计与仿真,整体版图尺寸为760 μm×650 μm。仿真结果表明,该电路的-3 dB带宽为1.06 GHz,跨阻增益为80.79 dBΩ,输入动态范围为60 dB(1 μA~1 mA),功耗为47.6 mW,满足车载激光雷达接收机的要求。