线阵扫描三维成像激光雷达系统

针对小型智能机动平台对三维成像激光雷达小型化、低功耗、高精度、快速成像的特定应用要求,基于集成激光器阵列和APD探测阵列设计并实现了12元线阵扫描三维成像激光雷达系统;基于高速数字处理芯片和高精度时间间隔测量芯片实现了并行高精度激光脉冲飞行时间测量和实时数据处理和传输。详细描述了系统原理、组成部分以及实验结果。实验验证该系统激光脉冲重复频率大于10 kHz,垂直方向激光单元角度间隔小于2.5 mrad,近距离距离分辨率优于2.4 cm,测量数据统计标准差小于1,各通道一致性良好。在高速水平扫描转动平台驱动下实现了室内三维场景重构以及高塔大视场远距离目标探测成像实验。     

基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统

介绍了非扫描激光雷达的原理,描述了研制的基于线阵APD雪崩光电二极管的一维非扫描激光雷达系统。该系统使用线阵APD作为探测器,红外脉冲式纳秒激光器作为探测光源,利用飞行时间法实现了目标的一维距离图像的非扫描测量。系统使用了APD多通道并行前置放大电路,并利用模拟开关控制高速继电器进行多通道轮询切换,实现了APD阵列的多通道驱动,并有效地降低了通道间的串扰。进行了多组6 ~18 m的一维距离成像实验,结果表明系统的距离分辨率优于10 cm,各通道的平均测距标准偏差约为8.6 cm。该系统的设计为将来的面阵APD二维非扫描激光雷达的研制奠定了基础。     

无扫描四维激光成像技术研究

采用激光全视场照射,ICCD面阵接收,由于像增强器的增益指数与其工作电压成正比,通过对ICCD的像增强器的选通电压进行调制提取目标四维图像.即在激光发射后一定的延迟时间内控制其工作电压递增,使在脉冲选通时间内目标距离越远的回波信号通过像增强器时增益倍数越大.这样所成的像经过ICCD图像采集输出,其各像素的幅值信号包含目标的距离增益信息和目标反射的灰度信息.再从幅度信息中滤除目标反射灰度信息和大气传输的影响,提取目标的距离信息,最终从面阵探测器中提取距离信息,实现无扫描激光四维成像制导技术.     

车载LiDAR扫描系统安置误差角检校

车载激光雷达系统是集激光扫描仪(LS)、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)等于一体的多传感器集成系统。激光雷达系统多传感器的时空对准是实现数据融合及高精度三维测量的保障,其中扫描系统安置误差角是影响激光测量点定位精度的主要因素之一。首先分析了车载激光雷达系统中的相关坐标系及坐标系之间的空间转换关系,提出了一种以带有竖直边沿的竖直墙面作为检校场,对LiDAR扫描系统与惯性导航系统之间的安置误差角进行检校的方法。通过构建的车载LiDAR系统安置误差角的检校对所提出的检校方法进行了实验验证。     

螺旋式扫描在激光雷达系统中的仿真优化分析

在空间交会激光理论分析和模拟实验研究.建立了光学天线扫描捕获的理论模型,在此基础上对影响系统捕获性能的各主要参量之间的关系进行了数值仿真分析.将分行式螺旋扫描引入到激光雷达APT系统中,建立了数学模型并进行了数值仿真.根据仿真结果提出并优化了螺旋扫描方式,取得了良好的效果.     

激光雷达双光束扫描接收方法研究

利用激光雷达双光束扫描接收方法可以在激光发射频率与振镜扫描频率一定时 ,使扫描像元素加倍 ;在像元素不变的条件下 ,使扫描帧频加倍 ;并具有增加最大非模糊距离等优点 ,降低了对扫描与激光器的要求。具有应用于高帧频、高像元素激光雷达的前景     

无人机载激光线扫描浅滩三维成像研究

设计了一种基于三角法线扫描的无人机载激光雷达三维成像系统。系统以520 nm线激光为光源照射目标,利用无人机扫描获取目标的三维数据。文章设计了无人机载激光线扫描系统的硬件系统,构建了线激光水下折射三维坐标解算模型,提出了水上、水面与水下激光条纹提取的图像处理方法,并利用研制的雷达系统进行了近海浅水区域无人机扫描实验。实验结果表明,系统利用IMU及GPS能够有效提升三维图像的准确性,快速获取目标区域水上及水下目标的三维数据,平均距离分辨率达到3 cm,具有速度快、精度高、成本低的优势,在近岸浅海区域的大范围高速三维成像领域具有广阔的应用前景。     

空间探测激光距离多普勒雷达系统原理设计

以激光距离多普勒成像雷达系统（LRDIR）能够提取空间目标激光散射信号特征,判断空间目标在轨运行姿态为应用背景,给出了激光距离多普勒成像激光雷达系统设计的一般原理,并指出系统重要组成部件,在信号检测过程中所起的作用.结合相关实际测量材料的试验数据和器件性能参数,分析系统性能和各种干扰噪声,并计算系统在探测单元和探测阵列两种情况下,信噪比随探测距离和接收器口径的变化规律,为具体工程应用提供可靠的依据.     

基于参考面约束的车载移动测量系统安置参数检校方法

车载移动测量系统是一种多传感器高度集成的测量设备,系统精度不仅取决于集成的传感器精度,还受激光扫描仪与组合导航系统之间安置参数检校的准确度影响。考虑到安置参数检校方法的便捷、有效性以及系统最终精度评估,提出一种基于参考面特征约束的车载移动测量系统安置参数检校方法。该方法根据包含系统安置参数的激光扫描点定位方程,利用参考面上的激光扫描点到参考面方程距离偏差最小作为约束条件,同时考虑到安置参数旋转量与偏移量间存在相关性,采用分步解算方法将旋转和平移量进行分开求解。最后,通过采集检校场和外场数据进行系统内符合和外符合精度评估。实验结果表明:该方法能够有效的消除安置误差影响,检校后内符合精度为0.007 m,外符合精度为0.024 m。     

DPL固体激光成像雷达系统研究

介绍了DPL固体激光成像雷达的工作原理、系统组成,系统以高重频DPL固体激光器为光源,雪崩探测器直接探测体制,二维光机扫描成像,距离伪彩色3D成像方式,可以快速获取数千米远物体的三维图像.分析了大气衰减对作用距离的影响.该系统可用于目标侦察、地形测量、障碍物探测等应用领域.     

快速3D激光扫描技术的研究

介绍了快速3D激光扫描技术的思路，从计算机软件和硬件两方面详细地讨论了人体快速扫描的实现方法，在实际应用中取得了良好的效果。     

提高对雷达隐蔽扫描角跟踪系统干扰性能的研究

分析了对隐蔽扫描雷达角跟踪系统实施匀速扫频式干扰的缺点。提出了一种实现快速一慢速扫频的方法,即先快速扫描以捕捉雷达角扫描频率范围,再在此小范围内进行慢扫。以确定敌方雷达的角扫描频率。文中还给出了改进的系统结构和主要电路框图,并结合该系统的改进内容针对研究中的主要技术难点作了详细的分析。     

相扫天气雷达扫描方式研究

 为了解决现有天气雷达垂直分辨率低和探测周期长的问题,本文旨在分析了雷达的两种采样方式CPS(Contiguous Pairs Sampling)与IPS(Independent Pairs Sampling),设计了基于IPS的交互式波束多路转换扫描方式,这种扫描方式适用于速度谱宽较大的灾害性天气探测,同时对现有多普勒天气雷达体扫模式中的降水模式VCP11(Volume Coverage Pattern)进行了改进,提出了适于相控阵天气雷达在俯仰上采用三波束同时扫描的方案,最后对两种VCP进行了评价.     

一种基于IMU 的机相扫雷达阵姿测量方法

从高精度机相扫雷达的需求出发,分析了传统阵面测角方式的缺陷。论述了以高精度惯性元件构成的惯性测量单元(IMU),在雷达天线阵面测角功能上的工作原理和实现算法。提出了将转台伺服方位信息作为IMU 的量测对象,进行精确对准的方法,达到减小角度误差的发散速度的目的,从而满足系统对天线阵面的测角精度要求。仿真实验验证,结果与要求一致。     

光带法激光三维人体扫描系统研究

研制了光带法激光三维人体扫描系统，以4个半导体激光线光源在人体表面形成一个环带，通过位于线光源两侧的8个面阵CCD摄像头接收光带像，在四轴伺服同步扫描系统和计算机网络采集系统的支持下，自上而下地实现了人体外形轮廓的自动扫描。并采用图像处理方法和针孔相机透视变换模型，通过数据处理与数据拼接，成功得到了人体的三维轮廓的点云图数据。     

基于FPGA圆锥扫描体制雷达中目标信息的提取

研究圆锥扫描体制雷达中由于目标自旋引起干扰的问题,通过应用低通FIR滤波器,从包络信息中提取出了目标的旋转信息;用高通FIR滤波器,从包络信息中提取出了带有角误差信息的信号,经过处理降低了跟踪误差.     

IC加工及检测装备超精密工作台自标定技术研究

在对超精密工作台自标定相关文献综述的基础上,基于刚体运动方程和非线性最优化方法,提出了一种超精密工作台自标定算法。仿真结果表明:该算法可以实现超精密工作台的标定,并且其最终标定精度与辅助测量装置精度无关,只受自标定过程中随机测量噪声的影响。     

机相扫雷达仰角扫描能量时间的优化分配方法

仰角扫描能量有效分配对机相扫体制相控阵雷达的设计十分重要。在工程设计中，需针对不同的工作环境和工作模式，采用灵活的能量分配模式。能量分配牵涉到雷达系统的各种重要参数如发射机峰值功率、最大发射脉宽、天线增益、天线转速、波束宽度、仰角覆盖范围、最大高度覆盖、最大作用距离等。文中提出了仰角扫描能量时问的优化分配原则和方法，使雷达的能量和时间在帧时间内分配达到性能最佳，这种方法已在多部相控阵雷达设计中采用。     

激光扫描显微镜的探讨

本文探讨在满足象素密度要求的条件下,充分利用电视监视器可分辨光点数,具有大扫描视场的激光扫描显微镜的设计。