脉冲压缩技术在相干激光雷达中的应用研究

脉冲压缩技术在微波雷达、无线通讯领域有着广泛的应用,但在相干激光雷达特别是相干激光测距领域应用较少。本文将脉冲压缩技术应用于相干激光雷达系统中,对脉冲压缩相干激光雷达进行理论分析和性能分析,分析可见脉冲压缩技术可显著提升相干激光雷达的性能。     

脉冲压缩技术在相干激光探测中的应用

针对宽脉冲相干激光雷达信号处理遇到测距精度差的问题,将脉冲压缩算法引入到相干激光雷达信号处理中。文章首先对脉冲压缩相干激光雷达测距原理和精度进行理论分析,通过仿真实验验证该理论正确性。仿真结果表明采用脉冲压缩的信号处理方法可以实现测距,并且可以提高测距距离和测距精度,为以后相干激光雷达测距提高作用距离与测距精度提供了重要的理论依据。     

CO2激光雷达的线性调频脉冲压缩技术

用声表面波色散延迟线和声光调制器对ＣＯ２激光进行线性调频脉冲压缩（ＬＦＭ／ＰＣ），线性调频信号带宽为Δｆ＝２０ＭＨｚ、持续时间Ｔ＝８μｓ，经压缩后的脉宽缩短到８０ｎｓ。这种技术成功地用于相干式ＣＯ２激光成象雷达，实验成功了３．１ｋｍ远处建筑物的清晰雷达像。     

线性调频相干激光雷达的信号处理

分析了相干激光雷达线性调频脉冲的产生及其信号处理过程，讨论了该雷达信号体制的处理方法和结果。计算了采用匹配滤波和加权处理结果，对于1MHz／μs的调制速率信号的结果表明，激光相干雷达的测速和测距精度分别可达0.04m／s和0．57m.     

线性调频CO_2激光的脉冲压缩

报道了用声光调制器对ＣＯ２激光进行线性调频，调频光信号通过光学自差检测再用声表面波色散延迟线压缩，得到的压缩脉宽达８０ｎｓ．脉冲压缩比为１００．还对实验系统和结果作了分析和讨论．     

调频连续波相干激光雷达的多脉冲频域相干累积研究

针对相干激光雷达在低空、远距离、高动态目标探测等应用场景中存在的弱信号探测问题,基于调频连续波相干激光雷达,采用多脉冲频域相干累积方法提高激光雷达弱回波信号的信噪比。结合调频连续波理论,分析了信号幅度起伏和相位起伏对多脉冲频域相干累积信噪比效果的影响,实验结果表明,经过M脉冲周期的频域相干累积,微弱回波信号对数信噪比可提升10lg M dB,并且信号幅度起伏、相位起伏可导致多脉冲相干累积信噪比低于理想相干累积信噪比,对于均值分别为2.25×10^-4、1.65×10^-4和相对起伏幅度分别为0.69、0.93的回波信号而言,相位补偿后的回波信号在50脉冲周期内相干累积信噪比的误差因子最大为0.57%、0.3%,该多脉冲频域相干累积方法对相干激光雷达在远距离目标探测、微弱信号接收方面的应用具有重要意义。     

种子注入固体激光相干探测实验研究

利用激光二极管(LD)抽运的单块非平面单向行波环形腔单频固体激光器作为种子源,对电光调Q的功率激光器进行种子注入。通过温度反馈控制对种子光源进行频率调节,控制种子光源和从动激光器自由振荡频率的匹配,得到种子注入发生比率为80%,脉冲功率半宽度为20 ns,能量为5 mJ,重复频率为500 Hz的单频激光输出。利用目标反射回波与声光移频的本振光进行外差探测,获得了包含速度信息的相干信号输出。     

相干激光雷达探测目标研究

介绍了相干激光雷达对目标探测的技术优点和现状,阐述了基于相干探测技术构建的激光雷达的主要组成,并给出了整个系统的工作流程。文中基于1.5μm光纤光学技术搭建了相干激光雷达系统。通过搭建的系统进行了外场试验,获得了外场目标的成像图和不同汽车引擎振动产生的微多普勒谱特征图。通过试验证明了相干激光雷达系统可以在目标自动侦察识别方面发挥重要作用。     

CO2相干激光多普勒测速的研究

叙述运用ＣＷＣＯ２相干激光雷达测量运动目标速度的原理和实验装置，并给出了实验结果，测速精度为０．０１ｍ／ｓ速度分辨率为０．０５ｍ／ｓ，外场实验表明，对于漫射目标，作用距离２００ｍ。     

伪随机序列调制的激光外差探测

在激光外差探测中,为了增强在频谱密度上对多普勒频移峰值的识别能力,提升对目标的探测概率,提出一种采用伪随机序列对连续激光进行调制的外差探测方法.应用伪随机序列的M序列码对发射激光和本振光同时进行频率调制,接收信号光和经时间延迟后的本振光相干叠加形成拍频信号.其特点是二进制码调制同时作用于发射信号光和本振光,使外差信号频...     

双频激光相干探测差频信号影响因素分析

为实现高速运动目标的低多普勒探测,提出了双频相干激光的差频光探测方法。对双频激光相干产生的差频信号光学影响因素进行了分析。首先,根据干涉理论得到差频光,结合维纳-辛钦定理推导得到了差频光的功率谱函数。然后,利用频域积分法得到差频光信噪比,并对差频光的条纹对比度进行了分析,最后进行了双频激光相干产生差频信号的实验研究。理论分析和实验表明,激光线宽的增大导致差频光信噪比和条纹对比度的下降,光程差越小条纹对比度越好,移频器的频率扰动导致差频光中心频率的波动。     

基于声光偏转的载频相干探测研究

基于声光偏转和相干光探测原理,构建了频率测量系统.从改善空间光相干探测效率出发,提出一种将空间光经声光偏转后注入保偏光纤的信号处理方法,并具体讨论了如何利用准直-聚焦透镜的注入系统保证带宽内信号光的注入效率.实验结果表明,此测频系统能准确、实时测量信号的频率,在测频带宽内其截获率达到100%.     

相干多普勒激光测风雷达系统研究及验证

介绍了相干多普勒激光测风雷达国内外现状,阐述了其基本原理,给出了风速矢量反演计算过程,并对相干多普勒激光测风雷达系统方案进行了分析,利用标校塔以及超声波测风仪等设备进行了风场测量验证实验,获得了80~600m处的风场信息,验证了测风系统的设计指标。     

线性调频脉冲压缩雷达杂波统计模型分析

对线性调频脉压雷达杂波进行建模与仿真以及统计性分析,在雷达信号模拟领域中是非常重要的.给出了线性调频脉压雷达杂波模型以及仿真方法,并在以往对杂波特性研究的基础上,分析了杂波的分布特性、时间相关特性以及空间相关特性.对比常规脉冲雷达杂波,由于叠加效应,杂波统计特性有所不同.     

双频固体激光器产生相干脉冲输出的研究进展

光载波雷达（LidarRadar）是一种新型体制的激光雷达,它采用激光拍频产生的射频信号作为探测媒介,在保证激光探测的高空间分辨力优点的同时相对于普通激光雷达具有更强的抗大气干扰能力,其中作为探测光源的二极管抽运的双频固体激光器是其关键技术之一。针对光载波雷达的具体应用要求对光学脉冲相干的双频固体激光器进行了分析,并报道了最新研究成果。     

相干激光雷达平衡式相干探测技术研究

为了分析影响平衡式相干探测信噪比的因素,采用数学模型推导了平衡式相干探测原理和信噪比公式,分析了影响平衡式相干探测信噪比的因素,研制了用于相干激光雷达信号接收的平衡式激光探测器,并通过相干雷达样机,完成了气溶胶粒子发生米氏散射回波信号的探测。结果表明,研制的平衡式激光探测器具有非常低的噪声和高探测灵敏度特性,能较好地探测出大气中气溶胶粒子发生米氏散射的激光回波信号。     

基于相干探测的激光超声检测系统设计与实现

提出一种基于激光注入光纤相干的材料表面缺陷无损检测系统,将光学传感、空间光耦合及平衡探测技术有机结合,利用脉冲激光激励与单频激光探测手段,探讨激光超声信号在介质中的产生、传播与检测机理,并通过数据采集与LabVIEW图形化编程设计的上位机界面,对信号特性进行分析和处理。实验测试表明,采用激光注入光纤相干探测系统的信号检测,能减小系统噪声的影响,降低输出信号抖动,通过超声回波峰值信号突变,有效实现工件缺陷判断,为工程应用提供一种新的测量方法。     

基于连续线性调频激光器的测距方法

提出了一种基于线性调频激光器的外差测距实验理论,设计了一个较为具体的测距方案,利用延时光纤将两束特性相同、但进行了延时的线性调频激光进行混频,测出其拍频后的频率值,进而得到其中包含的频率信息,并用Matlab-Simulink仿真对此方案进行了仿真测试和实际光纤延时验证,通过模拟线性调频信号和线性调频外差测距的实验过程,分别对300、600、900 m处的线性调频激光回波信号和本振信号进行外差拍频,得到相应的拍频值,其结果与理论计算结果基本吻合。