用时间比例放大技术提高脉冲激光测距的精度

介绍了利用时间比例放大技术以低成本把脉冲激光测距精度提高到±1 m的方法.利用时间比例放大法可以把激光脉冲往返于测程之间的时间按比例放大1 000倍,放大后的结果用于计算被测距离.这种方法把测距系统的计时精度从纳秒级降低到微秒级,从而降低了对系统时钟分辨率的要求.采用时间比例放大技术可以有效地提高激光脉冲测距的精度,而且使测距系统成本低,工艺简单.     

人眼安全激光测距系统误差分析

通过对晴朗、轻雾和白磷烟雾3种条件下激光测距机实际任务数据进行对比,分析大气扰动中质量消光系数和模糊物衰减中测距概率等参数对测距精度的影响,得出大气扰动和模糊物衰减与测距概率之间的关系公式,提出采用发射多脉冲提高探测概率和增加测距脉冲频率提高信噪比(Signal to noise ratio,SNR)的改进措施,为提高激光测距机性能提供了理论依据。     

空中平台对空间目标的高精度激光测距公式

鉴于传统脉冲激光测距校正缺乏空中平台对空间目标测距的问题,通过对激光传输大气信道的微观建模,结合经典大气分层模型,推导了一种高精度的空中平台对空间目标激光脉冲测距校正公式.仿真结果表明,当测距仰角大于30°时,该校正公式的精度可以达到亚毫米量级.     

火控系统高精度激光测距回波模拟器

为了给武器火控系统的脉冲激光测距设备提供高精度和稳定的光激励信号,以便完成实验室条件下的距离性能测试实验,采用ARM9+FPGA嵌入式系统作为控制平台。控制平台的粗定时和精定时两个模块串行工作,精定时模块使用距离门控电路对粗定时的最后一个周期运用游标原理进行细分,实现了武器火控系统高精度的脉冲激光飞行模拟。激光回波模拟器接收到火控系统的触发信号后,能够在规定的时间内返回24.6km距离内的激光回波模拟信号,系统精度可达0.25m。     

基于FPGA和MicroBlaze的高精度频率测量方法

为提高频率测量精度,对传统的等精度频率测量方法进行改进,修正了基准信号的计数误差,提高测量精度;通过对被测信号进行预分频,保证测量范围。采用SOPC技术在FPGA上构建MicroBlaze软核的嵌入式系统实现方案,通过分频40MHz系统时钟得到各种测试信号,给出了0.001~40MHz的实验结果。结果表明,该系统工作稳定可靠,测量精度高,相对误差不大于0.000 01%。     

高分辨率激光回波模拟器的误差分析及标定

激光回波模拟器是为脉冲激光测距仪进行性能检测提供高精度模拟距离的一种装置,其精度直接影响激光测距仪的测距精度。针对基于FPGA电子延时的高分辨率激光回波模拟器,根据回波模拟器的组成及原理,对系统中存在的误差进行理论分析。提出了用高频示波器标定其精度的方法,利用差分原理对激光回波模拟器的模拟距离进行标定。结果表明,标定结果与理论分析相符,利用该标定方法可知此激光回波模拟器的延时误差小于2ns,即模拟距离误差小于0.3m。     

脉冲型半导体激光测距关键技术研究进展

根据激光测距仪小型化、低功耗、智能化、高精度的发展方向,详细阐述了脉冲型半导体激光测距系统的测距原理及其基本结构,针对国内外在测量距离和测量精度方面的最新进展与发展现状进行了总结和评述,并在此基础上对系统中的时间间隔测量方法、回波信号的处理及检测方法等关键技术进行了详细的分析.随着激光测距技术不断优化提升,其将不断满足科学研究及工业、军事等实际应用领域对高精度测量的需求,据此展望了该种类型测距系统的研究方向及发展前景.     

TDC与FPGA脉冲激光测距系统的数字除噪方法研究

设计实现了基于TDC与FPGA脉冲激光测距系统。针对TDC芯片误触发导致的系统测量不稳定性,对系统误差产生原因进行分析,进行数字噪声除杂、系统优化研究,设计了以消除系统误差为目的数据筛选和误差补偿方法,并进行实验构建和测试。在不影响测距速度、硬件电路的前提下有效地抑制了TDC误触发噪声,保证了系统运行稳定性。     

改进的大气激光通信PPM调制解调系统设计

为进一步提高PPM解调的性能,系统以FPGA为主控单元,提出了一种改进的数字锁相环提取时隙同步时钟和快速帧同步提取方案,在传统的数字锁相环中添加了数字滤波器和FIFO缓存单元.结果表明:系统能够精确地调整时隙时钟,调整精度达到0.25π,10 Mbps信号的时隙时钟的抖动量仅为1.5 ns,最终系统实现了10 Mbps的大气激光通信.     

激光混沌信号相关法测距研究

报道了将混沌信号相关法测距技术用于自由空间、光纤和电缆断点检测方面的研究结果.所研制的用于汽车防撞的混沌激光雷达样机,实现量程为150m,精度为0.18m的抗干扰激光测距.提出并研制可测量光纤网络断点的混沌相关法光时域反射仪,在实验室获得量程为65km,精度为6cm的测量结果.通过快速光电探测器将混沌激光转换电混沌信号,实现了对电缆等电介质传输线故障点的检测,得到7cm的断点定位精度.     

单脉冲互相关累积法在激光脉冲远程测距中的应用

从脉冲激光微弱回波信号的统计特性出发,基于单脉冲自相关法和脉冲串互相关法在远程激光测距中的局限性,提出了单脉冲互相关叠加的方法。即先对回波信号进行互相关运算,然后对某一个时间段内已进行互相关运算的回波信号进行多次叠加运算,直到强度满足阈值要求。通过该方法可以有效抑制噪声,提高信噪比,且提取的信号保留了原始信号的基本细节信息,降低了误警率。通过实验,将原不足300m的激光脉冲测程提高至1000m,有效提高了测程。     

无合作目标激光测距仪光学系统设计

利用相位式测距原理的激光测距仪,在无合作目标近程测距（0.2-100m）时,采用可见激光瞄准,这对激光光斑有非常高的要求,光斑在被测目标上的大小即激光准直程度,直接影响测距精度和测程,因此,光学系统的设计就非常重要,解决这样的问题对提高无合作目标的测程与精度是非常有益的。     

机载激光雷达回波形心算法修正及硬件验证

针对推扫式机载激光雷达系统实时探测、回波信号微弱等特点,基于常见高斯回波波形,研究高效、精确、易于硬件设计的回波时刻提取算法,实现高精度距离探测.本文通过分析传统波形形心算法的精度及存在的问题,为降低硬件实现时数据精度受损、噪声干扰等对算法的影响,提出一种基于中位数法修正的形心算法,可有效减弱算法硬件实现时的形心分层现象,并利用MATLAB建立数学模型进行仿真实验.结果表明,与传统形心算法以及高斯拟合算法相比,此算法具有较好的稳健性,在信噪比为5 d B时,测时精度可达到0.5 ns,与传统形心算法相比,精度提高了45%,信噪比较高时精度高于高斯拟合算法,可实现0.01 ns理论精度.该修正算法简洁高效,在不增加系统复杂度的前提下,可对形心计算结果做出实时判断与修正.由于算法运算简单,适于向FPGA平台进行移植.该算法已用于推扫式激光雷达系统的信息处理电路,通过基于FPGA的板级测试,验证了理论分析的正确性,可实现±7.5 cm的测距精度,且满足实际应用中对实时性的要求.     

一种单体制激光近炸引信光学系统设计及分析

针对某武器激光近炸引信的原设计方案在定距精度方面的不足，提出一种单体制主动式激光近炸引信的设计方案，使引信更加有效地精确定距．该近炸引信采用了几何光学原理设计而完成弹目炸距的精确探测．本文对该引信光学系统的总体设计、光路设计、安装及视场角设计、探测区域以及定距精度误差等进行了研究分析，使该引信在技术指标上满足了导弹的各种性能指标要求．     

多脉冲激光回波信号处理方法研究

多脉冲探测体制的激光测距可以有效提高目标探测能力,在这种探测体制下,根据多脉冲激光回波信号的特点,提出了采用平滑滤波与三阶累积量相结合的信号处理方法,并通过仿真,证明了该算法能有效地提高目标探测性能,缩短了探测时间。     

Effects of laser beam divergence angle on airborne LIDAR positioning errors

The influence of laser beam divergence angle on the positioning accuracy of scanning airborne light detection and ranging(LIDAR) is analyzed and simulated.Based on the data process and positioning principle of airborne LIDAR,the errors from pulse broadening induced by laser beam divergence angle are modeled and qualitatively analyzed for different terrain surfaces.Simulated results of positioning errors and suggestions to reduce them are given for the flat surface,the downhill of slope surface,and the uphill surface.     

利用薄原子汽室对CPT原子钟激光器的稳频

基于相干布局囚禁（CPT）原子钟系统体积小的要求,设计加工了300μm厚的薄铷原子汽室.本文采用薄原子汽室,利用饱和吸收稳频方法实现了对激光器的频率锁定.闭环后激光器的频率稳定度在100s内为10-12量级,完全可以满足CPT原子钟对光源的要求.