基于SNSPD与SPAD探测器的激光测距系统的比较研究

通过实验比较研究了基于SNSPD与SPAD探测器的激光测距系统.实验中,当接收回波端衰减120 d B时,天空光背景可忽略,基于SPAD的激光测距系统探测概率低于0.2%,而基于SNSPD的激光测距系统探测概率达35%;当激光发射频率低于1 k Hz,基于SNSPD的激光测距系统探测概率比SPAD高60%以上.研究表明:在探测弱信号回波光子时,SNSPD的探测性能远远优于SPAD,其原因是SNSPD具有较低的暗计数和高探测概率.与此同时,在接收端无衰减情况下,天空光背景会带来暗计数,影响测距系统信噪比.通过仿真分析表明,当背景亮度L0高于30 W/(m~2·sr)时,该基于SNSPD的激光测距系统的信噪比低于6,可能影响测距系统稳定探测.     

基于单光子技术的激光测距系统几个问题的讨论

介绍了将单光子探测技术应用于激光测距的新型系统中可以采取的多种手段,如:发散角调整、距离门、光谱滤波、空间滤波等,以解决单光子探测的几个动态范围问题,并展望了系统未来的发展趋势.     

激光测距的工业应用

20世纪 70年代 ,当美国工业力图通过使用新研究的自动装置等技术提高生产率时 ,自动化系统将利用在视觉、触觉传感 ,可编程的工件进给装置和机器智能等领域的进步来获得多方面的能力。早期的视觉系统几乎全是二维器件 ,只能“看见”观察的部分或物体的投影。这限制了对旋转体或螺旋体的识别能力 ,且要求观察环境的大量控制。要真正支持三维自动运转和操作 ,需要涉及所观察情况的三维特征和视野中目标的测量信息。这引起七、八十年代大量以先进三维视觉系统能力为目标的研发努力。最早的三维传感器使用构型光、立体观察及其它类似技术。它们…     

基于有源激励的激光测距机故障诊断技术研究

某型激光测距机在批量使用以后,随着使用周期的不断延长,应用地域的不断拓展,以及使用频次的不断增多,已经进入了故障多发期。为了有效降低该型激光测距机的维修周期、人力成本和经费成本,减少其各部件的拆装、返厂频次,提升故障快速定位能力和现地修理能力,在认真分析其内部数字参数和激励信号变化规律的基础上,提出了一种基于有源激励信号的在线故障诊断方法,可以自主分析故障原因和判定故障位置。该技术的成熟与应用,将很大程度提升某型激光测距机快速检修能力,提高其完好率和整装防空能力,具有较好的应用前景和经济意义。     

脉冲激光测距接收技术的研究

从脉冲激光测距的光电探测器人手,构建模型理论分析了漂移误差产生的原因,进一步给出了PIN管的光响应时间及其抖动大小与光照强度的近似函数关系．为稳定高效的探测反射激光脉冲信号和提高环境抗干扰能力,提出具有自动增益控制的自触发脉冲激光测距方案,不但减小脉冲信号上升沿引起的测距误差,而且也减小由于信号幅度变化带来的漂移误差影响．     

军用激光测距技术的发展

本文介绍了军用激光测距技术的现状,展望了今后的发展方向.对人眼安全、提高效率、改进光束质量、采用新的激光材料及功能模块结构将是新一代军用激光测距机的主要考虑因素.     

基于532 nm波长的空间碎片白天激光测距研究与试验

为了提高中国科学院云南天文台1.2 m望远镜激光测距平台对空间碎片的监测能力,开展了白天空间碎片激光测距技术与方法研究。首先,分析了利用云南天文台现有的1.2 m望远镜激光测距试验平台开展白天空间碎片激光测距的可行性。然后,对白天空间碎片激光测距关键问题进行了分析并提出解决措施。通过白天空间碎片激光测距试验,获得了一部分空间碎片激光测距数据,所测量空间碎片的雷达散射截面范围为9.0～20.0 m2、近地点范围为400～900 km、远地点范围为500～900 km。结果表明：云南天文台空间碎片激光测距平台具备空间碎片白天激光测距的潜力,可为后续开展全天时空间碎片激光测距研究提供技术支持。     

基于4元APD阵列的激光测距技术研究

提出了一种基于盖革模式(Geiger mode)下雪崩二极管(APD)阵列作为接收器件的激光测距新技术.盖革模式下的APD阵列具有单光子探测能力,能够对微弱的激光回波信号实现探测,并能够实现高精度的起始点判别,从而准确地确定激光飞行时间,最终计算出目标距离.实验结果证明相比传统的测距技术,新的测距技术可以实现低激光发射功率下的高精度,远距离测距,为激光测距技术的发展提供了一条新思路.     

基于星间激光测距的高轨卫星定位技术研究

针对传统的高轨卫星定位技术存在定位精度低的问题,提出了基于基于星间激光测距的高轨卫星定位技术。在高轨卫星飞行器上安装低噪声激光探测器,借助激光探测器、发射机以及接收器构建星间通信链路,分析接收天线的接收功率与发射天线的发射功率之间的关系,通过激光脉冲传输空间测距与高轨卫星信号捕获接收功率和发射功率获得定位初始数据;再分析星间相对运动和修正电离层误差,得到定位数据的精确解算融合结果。选取精度因子DOP作为评判高轨卫星定位技术的参数,通过仿真实验发现高轨卫星定位技术比传统定位技术的平均DOP值高2.89,由此证明所提定位技术的定位精度更高。     

基于激光测距技术的汽车倒车控制系统研究

针对常规的汽车倒车控制系统中测试精度不足的问题,设计基于激光测距技术的汽车倒车控制系统。在原有系统硬件的基础上,引用激光器,设计相应的激光发射电路和激光接收电路,通过激光测试的距离感知汽车倒车的周围环境,在硬件设计完成的基础上,制定控制规则,以此为依据,采用模糊控制法实现汽车倒车控制。测试结果表明:与常规的汽车倒车控制系统相比,设计的基于激光测距技术的汽车倒车控制系统测试精度更高,该系统优于常规的倒车控制系统。     

相位激光测距技术的研究

文章介绍了相位激光测距技术的基本原理以及较为精确的测量方法,分析采用了多个辅助频率进行相位激光测距的原理,既解决了单一频率测量的矛盾,又扩大了测量的范围,达到了测距时高精度、大范围应用的实际要求.     

基于超导探测器的白天卫星激光测距试验与研究

超导纳米线单光子探测器是一种新型的单光子探测器,灵敏度高、暗计数低且可工作于恒流模式,对1064 nm波长激光具有较高的探测效率。将该探测器应用于夜间卫星和空间碎片激光测距试验,获得了较好的观测结果。为了使超导探测器的优点在空间目标激光测距中得到充分的应用,通过卫星白天激光测距观测试验以及对白天天空背景光实际响应输出测量等方法,研究分析了超导探测器应用于白天激光测距的可行性。在日落前测到了约20 000 km距离的导航卫星glonass134以及低轨卫星hy2a;实际白天天空背景光测量时,单光子超导探测器最高计数输出可达到约2 MHz。结果表明,使用超导单光子探测器作为回波探测器可实现高性能和高效率的白天激光测距系统。     

基于气体吸收光谱的新型激光测距技术仿真研究

提出了一种基于气体吸收光谱的新型激光测距技术,将携带气体吸收光谱信息的参考光信号和测量光信号混频,利用傅里叶变换提取光程差,从而得出距离信息.根据推导的测距原理设计了基于激光甲烷遥测仪的测距系统,通过Matlab软件对测距过程进行了仿真分析.仿真结果验证了新型气体激光测距技术的可行性,为开发激光气体雷达指出了有意义的探索方向.     

第五章 激光军用技术

按原理分类,激光应用可分为两大类:一类是激光作为信息载体的应用;一类是激光作为能量载体的应用。按广义用途分类,可分为军事应用和民事应用。本章讨论激光军用技术,侧重于对现代战争影响最大的一些应用项目。     

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.     

光束入射角对角锥合作目标激光测距的影响

为了掌握光束入射角对角锥合作目标激光测距接收功率的影响规律,分析了光束入射角和角锥棱镜反射器有效反射面积的关系,利用有效反射面积推导了角锥棱镜反射器的激光雷达横截面(LRCS)随光束入射角变化的理论公式,进而得到激光测距系统接收功率随光束入射角变化的规律。理论分析及仿真结果表明,接收功率随入射角增大而减小,在最大允许入射角处发生突变,并且角锥反射器的最大允许入射角理论值为±54.74°。     

脉冲式高精度激光测距技术研究

本文对脉冲式激光测距仪的误差来源进行了分析,着重讨论了影响测距仪随机误差的几个因素。通过分析可以 看到,提高时间间隔测量电路的分辨率,采用高速阈值鉴别芯片以及缩短信号上升沿是提高测距精度的有效方法。其中,信号上升沿的 缩短可以通过采用窄脉冲激光器以及适当的接收电路带宽来实现。通过仿真计算得到,保持5ns上升时间不被扩展的最小带宽约为90MHz。 采用这个思路设计了一种高精度激光测距系统。经测试,该系统对500m内不同距离目标的单次测距精度(3σ)在0.077m～0.115m之 间,对距离在500m到3km的目标则优于0.1‰D+0.05m (D为距离)。同之前采用不同激光器和带宽的设计相比,该系统的单次测距精度有了明显的 改善。     

相位激光测距技术研究概述

文章简述了相位激光测距技术的原理,就激光测距研究中关键技术研究状况做了详细阐述。介绍了相位式激光测距仪的发展历史和最新进展,并就相位测距技术的研究发展方向做了分析。     

半导体激光测距机非球面准直整形元件的设计

准直整形光学系统的设计可以提高半导体激光测距的测程和精度,系统中采用非球面光学元件优点突出.某测距装置采用4×1半导体激光器阵列,其波长为905 nm,发散角为25°(V)×10°(H).根据半导体激光器的远场发散角特点,结合非球面光学设计理论,基于ZEMAX软件设计出非球面准直整形元件.由计算结果可知,准直整形后垂直于结方向和平行于结方向发散角分别为3.33 mrad和2.67 mrad,光斑更均匀,能量利用率提高.