激光雷达光束自动准直系统设计与实现

根据激光雷达原理并结合实际实验经验,设计了一套在计算机程序控制下的激光雷达光束自动准直系统.通过控制激光发射导向镜的位置,使激光在东西和南北方向扫描,对接收到的回波信号分析处理,得到最后方位使收发系统平行.操作过程每次只需10～20 min,精度可达到0.1 mrad.系统应用到大气温度监测中,将测量计算结果与模式CIRA86数据进行对比分析表明,反演高度30～45 km处误差1～3 K,45～65 km处误差2～5 K.     

大气探测激光雷达自动准直方法综述

大气探测激光雷达工作之前,首先要调整发射激光束与接收望远镜光轴的平行（又称准直或对光）,使得接收到正确的回波信号。准直过程一般分为手动和自动两种,手动准直费时费力,有一定的随机和任意性,难以定量评估。因此,高精度、高效率激光雷达自动准直系统的研制是提高激光雷达自动化程度和确保正确探测数据的有效手段。介绍了大气探测激光雷达的工作原理,自动准直方法研究的重要性;综述了大气探测激光雷达自动准直方法,其中着重介绍了激光雷达发射激光的扫描方法和自动准直结果的判定方法,最后比较了不同自动准直方法的优缺点。     

基于激光雷达的隧道相贯线光多路光束自动准直计算方法

传统隧道相贯线光自动准直计算方法存在计算精度差,准直计算效率不佳问题,为此,设计一种隧道相贯线光多路光束自动准直计算方法.构建隧道相贯线光准直计算激光雷达方程进行信号采集;通过模糊消除方法实现激光雷达测量距离与光斑能量中心数值的校准,完成了隧道相贯线光多路光束自动准直计算.为了验证隧道相贯线光多路光束自动准直计算方法的...     

激光聚变装置光束自动准直系统的研究进展

光束自动准直系统应用于惯性约束聚变的高功率激光装置,研究了光束自动准直的原理和关键技术,介绍了国外光束自动准直系统的发展状况,展望了高功率激光装置自动准直系统的未来发展趋势。     

基于以太网的自动准直系统研究

自动准直系统是确保高功率激光驱动器高效、安全、可靠运行的重要子系统之一,同时也是保证光束质量的主要手段。通过构建以太局域网并使用高性能的数字网络CCD来完成图像的获取和传输,直接将光束图像转换成数字信号并通过以太网输出,实现了光束近远场图像的网络化处理;引入高斯平滑滤波算法来提高光束近远场图像处理的误差计算精度,同时将模糊算法运用到步进电机调整过程中,使得系统准直时间大幅缩短。通过在神光II第九路装置上进行实验验证,表明系统能在5min之内顺利完成全部调整工作,其近远场图像获取和处理精度均可达1pixel。     

光路远场自动准直图像处理优化

对大型激光装置主放远场自动准直的图像处理进行优化研究,主要包括远场基准计算和远场光斑中心计算两个方面。为了进一步提高图像处理的稳定性和计算效率,在远场基准计算和远场光斑中心计算时对处理图像的区域施加约束。在远场基准计算时,针对transport spatial filter(TSF)图像和cavity spatial filter(CSF)图像,分别采用两个处理流程。在远场光斑中心计算时,对TSF图像和CSF图像,采用统一的处理流程,采用聚类方法计算远场光斑中心。实验结果表明所提图像处理方法具有有效性。     

用于激光核聚变的装置CCD光路自动准直

叙述了用近远场光学系统和ＣＣＤ摄像机探测光束位置，微机图象处理技术计算光呸中心偏离误差并调整伺服反射镜，使光束自动恢复到原来位置。     

一种高精度激光光路自动准直系统的实现

对高精度激光光路自动准直系统,提出了一种更加精准的四象限探测器的信号处理算法,采用四象限硅光电二极管代替传统的CCD探测光线指向,运用DSP技术处理探测信号,控制惯性压电陶瓷电动调节架快速自动准直,精度可达1μrad.该系统很好地解决了传统的CCD探测光线方法中的处理速度慢、校正精度低、占用资源大的问题.飞秒激光实验应用证明,系统能够实现激光光路的快速自动准直.     

采用光束扫描的透射仪测量光路自动准直系统

能见度是航空、航海及其他领域关系到安全保障的重要气象要素之一,透射式能见度仪在安装和使用过程中测量光路的准直状态,对能见度测量精度有重要影响。根据其光学系统的特点提出了一种基于扫描方式的透射仪测量光路自动准直方法,并基于该方法设计了自动准直系统。系统通过电机驱动发射端探测光束与接收端接收视场分别在两个垂直方向上进行扫描,计算发射端与接收端的准直方位角,进而实现透射仪测量光路的对准。系统测试表明,系统可以实现透射仪测量光路的自动对准,方位角定位最大误差为66rad,准直时间小于10 min,系统具有准直精度高、过程自动化、易于安装等特点。     

测量用电视系统的一个应用实例

基于视频图像处理的非接触精密测量技术已经成为一种发展趋势,通过介绍一个以该技术为核心的应用实例--靶场用电视测量系统,阐述了该类系统的基本组成及工作原理.     

车载测污激光雷达测量大气气溶胶光学特性

本文介绍了运用激光雷达技术探测大气气溶胶消光系数的方法，给出了AML-1车载测污激光雷达的结构和技术指标，并对一些典型结果进行了分析。     

基于卡尔曼滤波的相干激光雷达距离像复原仿真

采用基于单步预测的卡尔曼滤波器,利用含噪声图像的自身特性估计噪声参数,研究了一种对多帧静止相干激光雷达距离像进行复原的方法。通过对仿真图像进行复原,研究了在可利用图像帧数较少时的滤波性能和帧数足够多时滤波性能的极限值,并与在相同帧数下的图像平均法进行比较。结果表明,该算法收敛速度快、具有更高的图像改善信噪比和极限值。     

基于混合编程的激光雷达回波数据反演系统实现

提出通过C#和Matlab混合编程实现雷达回波数据采集和反演软件设计的方法。利用C#友好的界面实现用户接口,将Matlab编写的函数文件编译成共享库在C#中进行调用。以现有的大气激光雷达所采集数据为例,进行了回波数据采集、预处理及消光系数反演。运行结果表明,将C#界面开发的优势与Matlab强大的算法处理和仿真功能相结合,可增大运算速度并提高编程效率,软件可有效地应用于激光雷达系统的数据采集和监测,快速批量地实现回波数据预处理以及反演参数的实时动态显示。系统通过调整算法参数也可用于其它激光雷达信号的处理。     

相干多普勒测风激光雷达研究

研制了一套用于大气风速测量的1.064 μm全固态相干激光雷达系统。该系统采用种子注入 Nd∶YAG脉冲单频激光器作为光源。激光的脉冲能量为0.5 mJ,脉冲宽度(FWHM)为80 ns。 利用40 m处的转轮进行了硬靶速度校正实验(速度测量误差的方差为0.23 m/s),并对大气视向风速进行了测量(探测距离可 到达400 m)。在对系统进行初步优化后,获得了30 ～ 870 m的视向风速分布曲线。     

图像采集与处理在摄像头寻迹小车上的应用

为实现摄像头寻迹小车能在不同赛道中自动、稳定地运行,设计了一种以面阵CCD摄像头作为图像传感器,以MC9S12XS128作为主处理器,利用LM1881将视频信号进行分离处理,并通过TLC5510高速A/D将模拟视频信号进行采集和量化的图像采集与处理系统。在图像预处理中,采用改进的中值滤波算法对图像进行滤波,利用直方图求出动态阀值将图像二值化。此外,在黑线提取中根据不同边线的特点应用了不同的插值算法。实验结果证明,该算法在赛道图像处理中具有良好的鲁棒性、可靠性和实时性,且小车能快速稳定的运行。     

伪随机调制连续波半导体激光雷达设计原理及实验系统性能

以极高频率的伪随机调制连续毫瓦级的半导体激光,配以现代微机系统控制的高速硬件累加平均及相关器所构成的小型便携激光雷达系统,用于低空大气污染的监测,不仅可达到较高的探测率,而且可获得数十米的空间分辨率。本系统的最大实用性还在于小型便携,操作简单。     

车载差分吸收激光雷达对SO2的测量

介绍了自行研制的车载差分吸收激光雷达(DIAL)的系统结构和测量原理.利用可调谐激光器输出波长为286.3 nm和286.9 nm的激光测量SO2,测量范围为500m～3 km.该雷达在北京和合肥对SO2进行了实地测量,给出实测的部分典型结果,测量结果与地面仪器定点测量的结果一致.分析了误差的几种影响因素,总的测量误差在距离分别率为300m时小于7×10-9.     

基于激光雷达数据阴影处理和图像融合的地物分类方法

城市可见光图像中高大的建筑和树木造成的阴影及部分树木区域出现的颜色失真问题使得传统的颜色量化方法不能准确描述地物谱差异,最终导致分类精度下降。针对可见光图像中的阴影和颜色失真问题提出了一种改进办法:第一阶段针对阴影导致的被掩盖区域谱信息缺失问题,对阴影区域进行采样、分析,通过双阈值提取阴影区域并以面向对象分类方法获得绿色区域阴影。第二阶段通过融合树木区域在多源信息[激光雷达强度、多次回波的数字表面模型(DSM)]中的差异特征,剔除冗余,获取准确的树木区域,弥补颜色失真使得树木区域提取不完全的缺陷。实验结果与人工获取的真实数据对比显示,该方法与传统的Dempster-Shafer(D-S)证据理论融合方法相比,分类精度有了明显的提高。     

条纹管成像激光雷达条纹数据提取算法

条纹管成像激光雷达(STIL)是一种新型闪光式激光成像雷达,具有大视场、高分辨率、高帧频等优点,其条纹数据的准确提取是后期目标图像三维重构的关键,现有的峰值探测法忽略了噪声与CCD采样误差对目标条纹数据偏差的影响,在提取条纹数据时存在较大的误差。针对其影响并基于对特定回波波形及理论回波波形的分析,提出了一种新的条纹数据提取算法,不但能够有效降低噪声和CCD采样误差对条纹数据提取的偏差,更能够方便地去除系统的整体综合噪声。为验证该算法的准确性,设计了阶梯目标成像实验,实验结果表明该方法可以明显提高条纹管成像激光雷达条纹数据提取的精度。