激光雷达与高光谱遥感对地立体探测研究

将激光雷达对大气,水体的透视及对地精确测距定位的立体成像探测能力和高光谱技术相结合,发展先进的空、天基对地立体成像综合定量探测系统,是国家对大气、陆地和海洋精确立体综合定量探测的迫切需要,也是遥感技术自身发展进步的要求,激光与地面、水体和大气的相互作用及其在高光谱的遥感响应是空,天基激光雷达和高光谱对地立体成像综合定量探测的核心理论基础和关键科学问题.综述了激光雷达对地探测系统的研究现状和发展趋势.提出了新的基于激光雷达与高光谱遥感的对地立体探测系统.将激光雷达对大气、水体的透视以及对地的精确测距定位与高光谱技术相结合,介绍了该系统的原理方法和特点.从激光雷达和高光谱数字影像的广义大气修正和地形辐射改正,大气光学厚度与程辐射图像的生成,激光雷达的非均匀水体修正和水底地形改正,激光雷达和高光谱与介质以及目标的相互作用,多源数据融合等五个方面阐述了该体系的关键技术及其研究思路.     

主动成像激光雷达

主动成像激光雷达由系统本身提供照明,不必再依赖太阳角,可全天候工作,具有远距离、高分辨率、三维成像能力。特别是具有目标探测、识别和辨识等方面的超强能力,战场上在预警、信息获取、目标监视和侦查方面有很重要的应用。介绍了两种不同体制主动成像激光雷达:一种是采用相干成像合成孔径红外激光雷达,另一种是采用孔径平面散斑强度信息成像激光雷达。阐述了两种不同体制主动成像激光雷达的原理、特点和研究现状,并对其关键技术和应用前景进行了简要的分析。     

空间目标激光雷达成像仿真技术

为了使空间目标激光雷达成像仿真尽量反应实际在轨探测状态,提出了一种适用于复杂空间目标的在轨激光雷达成像仿真流程,并强调了面积法在复杂目标成像可见判断方面的适用性。首先,阐述了空间目标激光雷达成像仿真的理论模型。然后,以空间目标上某一舱段为例,进行在轨激光雷达成像建模与仿真。结果证明:所提出的空间目标激光雷达成像仿真方法对实现空间非合作相对导航算法研究具有重要意义。     

三维成像激光雷达线阵探测模式分析

以三维成像激光雷达对地面车辆目标探测为应用背景,采用线阵光电探测器并行接收的新体制来提高对目标成像的速度和实时性。按照对目标照射的激光辐射形式,总结出两种线阵探测模式：一种是激光多束发射模式,另一种是激光泛光发射模式。对这两种模式的机理、实现方式及优缺点进行了分析,并分别建立了两种模式下的激光雷达探测方程。采用信噪比和测距精度来分析两种模式的探测和测距性能。分别推导出了两种模式下信噪比与距离,发射功率与距离的关系表达式并进行了仿真。仿真结果表明,在相同距离和发射功率下,激光多束发射模式的回波信噪比更高;在相同距离和测距精度下,激光泛光发射模式需采用更高的发射功率。     

目标散射特性对激光雷达回波特性的影响分析

研究目标散射特性对其激光雷达回波特性的影响是进行目标激光雷达主动成像、跟踪以及目标识别的基础。首先推导了考虑探测激光时空分布的目标激光雷达回波公式,通过3DS MAX软件建立了三种典型目标的三维模型,采用单站激光雷达BRDF模型仿真得到了理想漫反射、近似镜面反射以及粗糙表面三种情况下不同目标多角度回波峰值序列,基于此分析了目标散射特性对其激光雷达回波特性的影响,可为目标激光雷达主动探测及成像提供理论参考。     

盖革模式APD阵列激光雷达的三维成像仿真

基于盖革模式APD阵列激光雷达是一种非扫描三维成像激光雷达,为研究系统的三维成像效果,对该系统的三维图像进行仿真.首先应用光线追踪法构建三维场景;并对APD像元的探测概率和累积概率进行仿真,在此基础上给出对探测距离仿真的方法,得到激光雷达探测的距离像;最后通过坐标变换将距离像转化为三维图像,实现了三维场景重建.仿真结果...     

激光主动探测空间目标的成像仿真

成像仿真可为地基激光主动成像探测系统的优化设计提供参考,为图像处理和空间目标识别算法开发奠定数据基础.介绍了国外成像仿真系统的功能和应用情况,在具体分析激光主动探测空间目标成像仿真原理的基础上,按照目标三维建模、目标散射特性分析、成像仿真及场景可视化四个方面,提出了自己的激光主动探测空间目标的成像仿真思路和方法.     

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。     

空间非合作目标的天基光学组合探测系统

为了实现对天基空间非合作目标探测、成像,提出了一种空间非合作目标的光学探测、成像组合系统.该系统由两套光学子系统和转台子系统组成,成像相机子系统能够对宽视场相机给出的重点目标高分辨率成像,宽视场相机可以在大范围内自主实现对中低轨上运行的距离800 km以上空间目标的探测,并能够在目标接近到150 km～30m的范围内实现对目标的连续跟踪和成像.该光学组合探测成像系统与转台配合可以实现对目标的全域普查以及区域特定目标的详查.两套子系统之间相配合能够实现大范围、远近距离目标的识别、跟踪及成像,应用于空间飞行器防撞系统中,对于保障空间飞行器的安全具有重要意义.     

基于合成孔径激光雷达的目标探测

为了研究合成孔径激光雷达在目标探测中的应用,从建立合成孔径激光雷达的信号传输及回波模型出发,理论分析了合成孔径激光雷达回波信噪比、探测距离、合成孔径时间和解线性调频处理4个方面的特点与优点,并与一般相干体制的激光雷达以及合成孔径雷达进行了对比。结果表明,合成孔径激光雷达比一般相干体制雷达具有更高的回波信噪比和更远的探测距离,且相对于合成孔径雷达具有更快的成像速度。这一结果有助于合成孔径激光雷达应用于远距离目标探测、跟踪与快速预警。     

成像激光雷达系统模拟

成像激光雷达系统对精确制导、直升机防撞等都具有重要的意义。计算机模拟技术是成像激光雷达系统的设计和研究中一个有效手段。本文以所建立的二极管泵浦固体成像激光雷达实验演示系统为研究对象,对立了成像激光雷达系统计算机模型。该模型是所建立的演示系统的一个有力的辅助研究工具,对实验系统性能的改进、方案的进一步完善、目标特性和大气传输特性的研究都可起到很大的推动作用。     

脉冲相干激光雷达对运动目标成像模拟

针对运动目标，在考虑激光雷达方程、信噪比和自动增益、成像指标、噪声、图像处理等模块的基础上，对脉冲相干成像激光雷达进行了运动目标的成像模拟。     

基于距离分辨的激光雷达技术研究进展

激光雷达是对空间目标进行远距离高精度探测、跟踪监视的重要技术手段之一,基于距离分辨的激光雷达探测系统相比于传统的成像系统,具有整体结构简单、受大气干扰小等特点。国内外研究机构对该技术领域开展了大量研究,主要介绍了高分辨率回波探测及反射断层成像激光雷达的发展现状,总结和比较了国内外在理论算法、仿真分析、实验测试及实际应用等方面的进展,分析了二者的技术特点,展望了其发展前景。     

MEMS摆镜在小型化激光成像雷达中的应用

研究了MEMS摆镜在未来小型化激光成像雷达的系统中的应用。首先介绍了MEMS摆镜自身的器件特性,结合脉冲成像激光雷达的应用背景,分析了系统设计时要注意的问题。进一步设计了MEMS摆镜的驱动模块,通过仿真和成像验证了李萨如扫描图形的应用。     

应用分块复原方法提高激光雷达测距精度

介绍了一种基于像增强器增益调制原理的三维成像激光雷达,距离图可以由恒定增益和线性增益调制条件下的灰度图计算得到。根据成像系统的传递特性,建立了灰度图像的退化模型并分析了在考虑点扩散函数影响的情况下,引起成像激光雷达测距误差的主要原因。分析结果表明,在距离变化区域,测距误差主要与点扩散函数、反射率和实际距离等因素有关;而在平坦区域,测距误差主要由散粒噪声引起的。根据误差的来源和散粒噪声的特点,提出了对拍摄得到的灰度图像进行分块复原的方法。仿真结果显示:该方法复原得到距离图的均方根误差比全局复原方法小。最后将该方法用于实际拍摄的雷达图像,验证了该方法的有效性。     

基于恒比鉴别和小波变换的脉冲激光雷达成像

为了提升脉冲激光雷达的成像性能,减小杂波对雷达成像的影响,本文提出了一种将恒比鉴别算法和小波变换算法相结合的复合算法。利用由激光脉冲发射、杂波干扰、激光脉冲接收和生成目标图像构成的仿真模型,分别使用恒比鉴别算法,小波变换算法,恒比鉴别和小波变换的复合算法生成激光雷达图像。同时为了进一步提高新复合算法的性能,提出了一种基于新型的阈值函数的小波变换算法与恒比鉴别结合,生成激光雷达图像。仿真分析的对比结果表明,基于恒比鉴别和小波变换的复合算法的雷达图像的均方误差为9.5508,基于恒比鉴别和改进小波变换的复合算法的雷达图像的均方误差为7.9065,均方误差小于其他算法,从而证明了新复合算法在杂波识别方面具有更好的性能。     

国外成像激光雷达系统仿真软件研究进展

激光雷达系统仿真具有重要的经济价值和广阔的应用前景。重点介绍了国外典型成像激光雷达建模仿真软件的研究进展,研究了其仿真原理、方法、功能和试验验证等有关情况,总结了激光雷达建模仿真的作用与意义,对下一步研究和发展方向进行了思考,可为仿真软件研发思路与方法提供借鉴。     

基于Vega的雷达图像生成仿真系统设计

进行合成孔径雷达（SAR）成像仿真是研究成像雷达的一个重要手段。利用软件平台VC＋＋,Multigen Creator和Vega设计机载合成孔径雷达（SAR）成像仿真系统是一种新的仿真手段,在此论述了利用Vega的雷达仿真模块——RadarWorks开发机载SAR成像仿真软件的流程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明新方法能较好地满足SAR实时成像仿真需求,有助于促进SAR成像实时仿真技术的发展。     

基于小波变换和数学形态学的激光成像雷达图像边缘检测

边缘检测是激光雷达图像处理的重要组成部分,其性能直接影响雷达系统的精度和性能。针对激光雷达图像的特点,提出了一种基于小波变换和数学形态学方法结合算法对激光成像雷达图像进行边缘检测。首先从小波理论出发,从小波多尺度分解入手,对图像分解的弱边缘信息适当加强,然后对加强边缘信息的的图像从灰度形态学的角度出发,对图像进行腐蚀或膨胀,进行边缘提取,而后得到其边缘。用Matlab进行仿真实验,结果表明:结合算法边缘算子对激光雷达图像检测效果优于仅用小波或仅用形态学进行边缘提取的效果;在边缘精度、强弱边缘提取和噪声抑制方面,证明所提方法是有效的。     

军用激光雷达的发展趋势

以高技术战争应用为背景，论述未来军用激光雷达发展的主要趋势：不断探索新的雷达体制，包括激光相控阵雷达、目标成像识别激光雷达、动目标指示激光雷达、激光合成孔径雷达和非扫描激光成像雷达等；远程应用仍将是激光雷达研究工作的追求目标；向多传感器集成和多功能一体化发展；二极管泵浦的固体激光器及其泵浦的光参量振荡器将成为激光雷达的主流辐射源。