基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法

为了解决调频连续波(FMCW)激光器调制非线性导致的测量信号频谱展宽降低激光干涉测距精度的问题, 采用一种基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法, 进行了理论分析和实验验证, 获得了双光路测距系统对不同位置目标信号等光频细分重采样后的波形数据, 并进行了频谱分析。结果表明, 通过等光频细分重采样的方法, 使用细分后的时钟信号点对距离大于辅助干涉光路光程差的目标测量信号进行重采样, 消除了激光器的调制非线性的影响, 并且避免了采样点数不足引起信号失真的问题; 在4.3m测量范围内, 等光频细分重采样测距系统与激光干涉仪相比最大残余误差不超过±18.46μm, 最大测量标准差为23.39μm; 该方法使用的辅助干涉光路光程差很短, 受环境的影响较小, 可以获得稳定的时钟信号, 并且可以减少双光路FMCW测距系统的体积与成本。该研究为长距离、高精度调频连续波测量提供了实用参考。     

单激光器复用法提高调频连续波激光测距分辨率

可调谐激光器的调制线性度和调制范围是限制调频连续波激光测距测量分辨率的主要因素.利用单个调制范围较小的可调谐激光器对单个目标进行调频连续波激光测距时,对目标进行多次测量,再将经过等光频间隔采样的信号进行信号融合可以达到提高测量分辨率的目的.该方法可以有效降低调频连续波激光测距对激光器调制范围的要求,且容易实现、系统组成简单,有利于将调频连续波激光测距引入工业大尺寸测量、空间技术、测绘等领域.     

基于MEMS微镜的调频连续波激光雷达设计

将调频连续波(FMCW)激光测距技术与MEMS微镜扫描成像技术相结合,设计了一种新型激光雷达系统.引入平衡相干探测技术和基于辅助干涉光路的调频信号非线性校正技术,搭建了双光路测距仿真系统.在400 m以内最大测距误差不超过1.26 m,相对测量精度小于0.32％,100 m测距误差仅为0.270 8 m.为了满足FMC...     

激光飞行时间测距关键技术进展

文中扼要介绍了激光飞行时间测距的若干关键技术研究进展。主要包括；脉冲激光测距的时间间隔测量技术和时刻鉴别技术，激光相位测距的相位调制技术及其调制噪声问题，调频连续波测距技术和半导体激光自混合干涉测距技术等。     

基于相位差测频的调频连续波激光测距技术

针对调频非线性和快速傅里叶变换(FFT)精度不高的问题,基于等光频间隔重采样的调频连续波测距系统,采用相位差测频法测量了待测目标点的距离;对调频连续波激光测距原理进行分析和推导,并依靠该系统进行了测距稳定性和测距误差的分析实验。结果表明:在8.3～9.3 m测量范围内,相位差测频法的测距单点稳定性范围为50～95μm,测得的距离与理论距离的残余误差不超过100μm;所提算法比快速傅里叶变换具有更好的测距精确性和稳定性。     

多类型调频连续波激光雷达测距原理与仿真分析

依据调频连续波激光雷达测距原理,详细阐述了三种不同类型的调频连续波激光测距雷达的基本过程,并对其测距过程进行了推导;搭建了锯齿波、三角波和正弦波三种不同类型激光测距原理验证平台,设计了调制信号产生模块,拍频仿真模块,并测定拍频后的频率值;分析了三种类型调频连续波激光雷达的适用条件和范围,为后续系统设计和硬件选型提供了参考依据。     

一种基于相位测量的快速高精度大范围的激光测距法

为满足快速、高精度和大范围的激 光测距需求,分析了现有单频和多频相位激光测距方法存在的 问题,提出了基于降频及高精度测时技术的 相位激光测距方法,并根据测距 要求以及按照测尺频率、测时精度和参考频率的顺序建立了测距系统参数选择模型,进而 按照测距参数需求搭建了实 验系统。实验表明,在300kHz单频测尺、260kHz参考频率和50ps测时精度条件下,实验系统具有500m测距范围、1.08mm 测距精度和0.03～0.04s测量速度,可为快速、高精度和大范围测距 奠定基础。     

基于相位补偿的调频连续波大长度测距中的色散校正

基于调频连续波测距的原理搭建并改进了双光路调频连续波测距系统,在测量光路增加光纤延迟线使测量距离拓展到了65 m.还研究了等光频重采样中色散的影响,推导出了带有色散和光纤延迟线的重采样模型,提出了在调频连续波大长度测距中通过频率幅度来调节相位补偿系数的色散校正方法.实验表明,在45~65 m的范围内增加了光纤延迟线并且有效的校正了色散,校正色散后在65. 165 m处测距值与干涉仪测量值最大误差小于500μm,标准差为246μm,频谱分辨力高达123μm,十分接近理论分辨力.文章的研究为调频连续波大尺寸测量提供了可行性的参考.     

一种调频连续波干涉仪激光波长稳定性测量方法

针对调频连续波干涉测量系统中半导体激光光源存在波长漂移的问题,提出了一种基于干涉腔的调频连续波激光波长稳定性测量方法。首先推导了波长漂移量的测量理论,确定了位移-波长漂移量的变化系数,然后设计了拍频信号波长漂移量的解调算法,最后搭建了调频连续波干涉腔测量系统并进行了实验验证。结果表明,波长漂移量的测量分辨率为0.016 pm,波长漂移解算速度达50/s（测量时间为0.02 s）,相比光学拍频法和干涉比较法,测量速度有较大的提高。激光器持续工作1 h,测量标准差为0.049 pm,平均中心波长稳定性在0.19×10^-6内。该方法在光纤传感和精密干涉测量领域有较好的应用价值。     

双飞秒激光测距系统的测量精度分析

对双飞秒激光绝对距离测量系统的测量 精度进行了分析,主要包括激光器量子 噪声、重复频率稳定性和数据采集与处理误差等因素的影响。通过建立双飞秒激光等效采样 的物理模型并与实 验对比,得出各因素对测距精度影响的大小和特点。结果表明,典型飞秒激光器量子极限的 时间抖动对测 距精度能产生10 μm量级的影响;激光器重复频率稳定性引入的测距误差为10－10×L(L为待测距离);数据采集与处理过 程对测量精度有百nm的影响。通过对以上各因素的分析和评价,可为双飞秒激光测距 系统及类似测距系统测量精度的改善提供依据。     

调频连续波激光引信探测系统设计

调频连续波（FMCW）激光探测技术将调频测距原理与激光的优点相结合,具有探测精度高、抗干扰能力强等优点。为验证FMCW激光探测原理和性能,设计了FMCW激光引信探测系统,包括激光发射子系统、激光接收子系统和信号处理子系统,具有FMCW激光发射、接收、信号处理和探测距离信息输出等功能。对FMCW激光引信探测系统的测距性能进行试验测试,结果表明:FMCW激光引信探测系统的最大探测距离12 m,测距误差在0.3 m以内。所设计的FMCW激光引信探测系统具有较高的探测精度,可应用于FMCW激光引信。     

气溶胶环境下FMCW与脉冲激光探测性能对比

研究了气溶胶干扰的情况下调频连续波（FMCW）和脉冲激光探测体制的探测性能,并进行两种体制探测性能的量化对比。基于蒙特卡罗方法建立了气溶胶干扰下的目标探测模型,研究了不同距离目标的探测结果,论证了FMCW与脉冲两种体制进行比较的可行性,并量化对比了二者的探测性能。以沙尘气溶胶为例进行了仿真和实验室环境内的测距实验,结果表明:FMCW激光探测系统可以通过提高调制频率来得到更好的探测性能;在气溶胶环境下,FMCW激光探测比脉冲体制有更高的信号杂波比（SCR）,意味着更好的探测性能和更强的抗后向散射干扰能力。在气溶胶能见度较低且距离分辨力相同的条件下,400 MHz初始调制频率的FMCW系统探测性能较脉冲体制探测性能提升约8~10 dB。     

调频连续波激光与无线电复合探测技术

调频连续波(FMCW)激光引信具有定距精确度高,抗电磁干扰能力强等优点,但激光探测器易受云层、烟雾和雨雪的干扰,影响引信对目标识别。为此提出了一种FMCW激光与无线电复合探测技术,可有效地解决激光探测技术抗云层、烟雾、雨雪干扰的问题。在分析FMCW激光探测技术与FMCW无线电探测技术的工作原理基础上,给出了激光无线电复合探测方案,并验证了系统的可行性。     

以半导体激光器线性频率调制为基础的距离测量

给出一种以频率调制连续波(FMCW)技术为基础的进行无接触、无累加误差和较大动态范围距离测量方法.由可调谐半导体激光器产生一个啁啾信号,通过测量拍信号频率计算距离.用商用GaAlAs激光器组成的测量系统的动态范围为1m,测距精度达10-3.     

基于幅度调制的连续微波雷达测距研究

为实现实时快速的全天候、高精度、大范围测距,该文提出了基于幅度调制的微波雷达测距方法。在分析主要微波雷达特点的基础上,深入探讨了该方法测尺频率和测距范围、精度之间的数学关系,并利用调制在高频载波的低频信号满足大范围测距需求,采用基于测时技术的高精度测相方法实现高精度与高速度测距,并基于混频器、测时芯片TDC-GP2等器件搭建了雷达实验系统。实验表明,基于TDC-GP2测相单元的测相精度达(2.7110-4),并在2.4 GHz载波、150 kHz调制信号的条件下,对3.0～4.1 m内目标的测距实验证明了系统具有1000 m大范围测距的可行性,且目标处于3.0 m时测距精度为0.0187 m,系统单次平均测距时间为0.02～0.03 s。     

LFMCW SAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达（LFMCW SAR）是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系。在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性。     

伪随机码调制的高精度星载激光测距雷达

伪随机码调制激光测距系统通过发射高阶调制激光,实现高频率、低峰值功率探测,利用高频率探测和统计实现高信噪比,具有系统体积小、质量轻的特点,是一种适合远距离的激光雷达系统。但是测距精度与调制频率有关,以往研究中通常使用高调制频率实现高精度测量。文中研制了一台伪随机码调制的激光雷达样机,采用调制重复频率100 MHz、入瞳直径0.1 m的光学天线,通过对周期内回波信号进行高斯统计,在信噪比为5时的实验室环境下实现了0.1 m的高精度测距。通过理论和试验分析证明了通过提高时钟频率和信噪比可以有效提高测距精度。