脉冲压缩在激光测距中的应用

脉冲式激光测距和相位式激光测距是目前主要的激光测距方法,但是在复杂噪声环境中,容易因回波信号湮没于噪声中而失效。针对微弱回波信号的提取难题,提出了脉冲压缩式激光测距法。通过发射线性调频的脉冲激光,接收时采用脉冲压缩技术提高脉冲峰值功率,改善信噪比,从而获得湮没于噪声中的回波信号。该方法对于提高测距距离和降低激光功率具有重要的研究意义和应用价值。建立了激光测距中脉冲压缩方法的数学模型,并针对典型高斯白噪声环境进行了仿真,分析了脉冲压缩参数对测距的影响,设计了线性调频的激光信号源并基于FPGA实现了脉冲压缩信号处理。     

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。     

脉冲激光测距系统的仿真检测技术

利用半导体发光器件作为目标模拟光源,通过接收系统或装备发射的激光获取仿真测试的脉冲同步信号,以此信号启动模拟目标回波脉冲的延时过程,延时结束向被测系统或装备回送一至三个强度适当的模拟回波(光)脉冲,通过检验被测系统响应,可判断测距性能是否符合技术指标。这项技术将激光能量检测、脉冲同步信号的提取和目标回波信号的仿真回送集于一体,实现了脉冲激光测距系统或装备的光接口无损室内(在线)仿真检测。     

移动机器人激光测距中微弱信号的检测与分析

由于移动机器人在激光接收信号过程中,包含各种噪声会使测量的相位误差大。数字式平均算法的原理可以定量解释对噪声的改善状况,通过激光测距的信号作为研究的对象,解析噪声与信号的本质,来比较了检测方法对与改善信噪比的不同情形,研究激光测距系统中微弱信号的检测技术,可以来提高信噪比,达到研究目的。     

多脉冲激光的微弱信号探测能力分析研究

激光测距雷达方程分析表明,多脉冲的包络总能量与脉冲能量相等单脉冲具有相同的测距能力。由偏振分束,增加两路光的光程,再由偏振合束的方法以及根据再生放大的特性,实现单个脉冲、双脉冲、四脉冲的2 kHz重复频率及等功率的532 nm皮秒多脉冲输出,以上海天文台千赫兹卫星激光测距系统为平台,实现各多脉冲下的卫星激光测距。分析卫星回波的有效点数,以及各脉冲的回波叠加后的精度,结果表明各输出方式的有效回波点数基本接近,精度与单脉冲的误差小于1 mm,验证了多脉冲总能量与脉冲能量相等单脉冲具有相同的测距能力。多脉冲相对单脉冲能够更好地提高整个脉冲包络的能量,增大激光测距的脉冲发射能量,有利用微弱信号激光的探测。     

基于集合经验模态的微弱激光脉冲信号自动去噪方法

由于微弱激光脉冲信号中存在噪声，需对其进行去噪处理，为此，提出基于集合经验模态的微弱激光脉冲信号自动去噪方法。首先建立微弱激光脉冲信号模型，模拟信号回波；其次采用集合经验模态分解方法分解微弱激光脉冲信号，并计算模态分量的排序熵，根据计算结果消除虚假分量；再采用基于峰度检测的加窗方法获取噪声与有效信号的分界点，确定噪声区域；最后引入小波滤波器在噪声区域内对微弱激光脉冲信号自动去噪。实验结果表明，所提方法的噪声检测精度高、去噪效果好、去噪效率高。     

基于FPGA的激光测距回波信号高速采集研究

在激光测距系统中,微弱回波信号的检测处理一直是一个难题.本文主要讨论了激光测距接收系统的实现方法,这种测距方法既适用于短距离的测量又适用于长距离的测量.首先介绍了脉冲式激光测距的原理,在此原理的基础上,结合FPGA的高速信号处理能力,设计了高精度激光测距接收系统,并设计了回波信号接收与计数电路模块.     

基于m序列的半导体激光测距技术研究与仿真

针对传统脉冲式半导体激光测距机在中远程测距的应用中,回波信噪比过低而难以检测目标信号的问题,提出了一种基于m序列的小型化半导体激光测距方案,以单周期m序列作为激光发射波形,对微弱低信噪比回波信号采用相参积累及匹配滤波相结合的数字信号处理方法。通过仿真及计算,证明本方案可以提高回波信噪比,并有效地从微弱回波信号中提取出目标信号,进而提高激光测距机的测距能力。     

机载脉冲式激光测距机接收电路的设计

采用硅雪崩管作为光电传感器,将光背景噪声或被测目标漫反射激光转变为微弱电压脉冲,经过两级低噪声可变增益放大器AD603放大后,信号变为幅度较大的电压脉冲,由可编程逻辑器件处理器在单位时间内收集脉冲个数,通过D/A转换电路驱动高压模块改变APD的偏压,最终设计出机载脉冲式激光测距机灵敏度高的闭环负反馈微弱激光接收电路     

机载远程激光测距机最大允许噪声仿真研究

为了提高机载远程激光测距机接收系统设计的可行性,从激光测距方程出发,分析了最小探测灵敏度与测程的关系。对回波频谱特性、探测模块带宽和放大器带宽进行了仿真,计算了回波信号的放大倍数,推算出主放大器输出信号的大小。依据高斯白噪声模型和主放大器输出信号值,推算了激光测距接收电路的最大允许输入噪声值。设计了电路并进行了试验测试。结果表明,激光接收灵敏度与理论值的偏差为5.7%,消光比法对应空中小目标最大测程与理论值的偏差仅为1.5%。该噪声分析方法对机载远程激光测距机的接收系统设计具有一定的指导意义。