外差探测激光多普勒雷达系统性能研究

外差探测激光多普勒雷达由于具有测速精度高和可辨别速度方向等优点而广泛应用于测风、流体测速以及着陆导航等方面。对外差激光多普勒雷达的测速原理、误差来源和系统噪声进行了分析,并给出了系统的信噪比和探测精度的仿真结果。搭建了全光纤外差探测激光多普勒系统。用研制的高精度运动目标模拟器开展了相关测速实验。实验结果表明,速度测量精度优于6.7 cm/s,而且与速度大小基本无关,这与仿真分析结果相一致。     

激光雷达距离高分辨多普勒成像技术研究进展及关键技术

激光雷达距离高分辨多普勒成像技术具有时空域分辨率高,敏感于被识别目标的距离、姿态、运动速度等信息,可实现目标微运动检测,故该项技术已成为国外军用航天领域研究的热点。本文全面地总结了激光距离高分辨和距离多普勒成像技术研究进展,并详细分析了工程应用和理路成像仿真过程中所必须解决的关键问题,指出激光距离高分辨成像的优点和难点,为进一步开展目标激光雷达成像研究奠定预先技术支持。Abstract：关键词：     

改进的距离选通3D成像激光雷达系统

非扫描激光雷达是激光雷达的研究热点,但能够获得距离信息的阵列探测器尚不成熟,导致非扫描激光雷达仍处于实验室阶段,限制了非扫描激光雷达的应用.现有的距离选通激光雷达成像速度慢,影响了系统的应用.基于积分型阵列探测器ICCD,设计了一种改进的距离选通3D成像激光雷达系统,实现了非扫描快速3D成像功能,并在理论和实验上对系统...     

差动激光多普勒尾流探测方法

利用差动激光多普勒探测法,研究了能够探测尾流中气泡和湍流分布的光学诊断方法。实验研究了模拟尾流场中运动气泡及湍流的后向散射光的多普勒频移谱特性。采用差动相干探测法获得了模拟尾流场的流速,测量值与实际流速误差小于1.5%。实验结果表明:相干光束夹角对散射光频移量具有明显影响,散射光多普勒频移量随两相干光夹角的增大而增大;气泡运动引起的频移主要集中在低频端,为一宽带谱;并且频移谱的宽度随气泡数密度的增大而增大。频谱的这一特征可作为舰船尾流识别的判据之一。     

基于C++的距离选通激光成像雷达系统软件设计

本文基于C++编程语言设计了距离选通激光成像雷达三维点云实时成像软件.软件以距离选通激光成像雷达成像原理为基础,实现了激光器和延时器的时序控制、点云数据的高速处理、滤波去噪以及三维图像的实时显示.基于自研硬件设备,利用本文设计的软件,对距离为700 m的建筑进行了三维成像实验.实验过程中,该软件能够实现多参数实时控制及...     

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。     

用于探测大气臭氧的准分子激光雷达系统

测量臭氧在大气中垂直分布的最有前途的方法之一是最近在紫外光谱区用差分吸收法的雷达探测.这种雷达的工作原理在于:记录在大气中散射的两个接近波长的光信号,其中之一在所研究的气体中强吸收,第二个波长是参考波.关于在紫外光谱区的雷达系统用于测量对流层和平流层臭氧的浓度已有一些报导.     

距离选通水下激光成像作用距离简化核算方法

距离选通水下激光成像技术通过控制成像模块的阴极快门时间,从时域上屏蔽大部分可进入成像模块的光信号,能有效抑制水体后向散射对激光成像系统探测性能的影响,提高作用距离。距离选通水下激光成像设备的作用距离与水质条件有关,文章给出了一种关于作用距离的有效简化计算方法,根据该方法,可得出设备在不同水质的作用距离。     

DPL固体激光成像雷达系统研究

介绍了DPL固体激光成像雷达的工作原理、系统组成,系统以高重频DPL固体激光器为光源,雪崩探测器直接探测体制,二维光机扫描成像,距离伪彩色3D成像方式,可以快速获取数千米远物体的三维图像.分析了大气衰减对作用距离的影响.该系统可用于目标侦察、地形测量、障碍物探测等应用领域.     

基于CCD的侧向激光雷达系统研制及探测个例

后向散射激光雷达技术已广泛应用于大气气溶胶的探测,但由于有盲区和过渡区,限制了它在近距离段的探测范围和精度。侧向散射激光雷达技术没有后向散射激光雷达技术中的上述缺陷,可实现近距离段气溶胶信号的连续探测,且探测精度较高。开发研制了基于CCD的侧向散射激光雷达系统,它由激光发射、光学接收、几何定标及数据采集等子系统组成。与后向散射激光雷达的对比探测个例表明,该激光雷达系统数据可靠,近距离的有效探测范围为0.02~4 km。这一系统的建立为进一步深入研究近地面层的气溶胶时、空分布奠定了坚实的基础。     

基于成像激光雷达的地形辅助导航研究

成像激光雷达通过扫描可以测量高精度的地形数据,基于成像激光雷达的地形辅助导航系统是纠正惯导误差的有效手段.根据激光雷达测距模型提出了基于成像激光雷达的地形辅助导航系统,将激光雷达看作一个多维距离传感器阵列,利用卡尔曼滤波器迭代估计系统的状态误差,从而纠正惯导累积误差.根据激光雷达测距关系推导了系统的扩展卡尔曼滤波方程,并对成像激光雷达多维测量数据采用最小均方误差准则进行融合,融合滤波器组合了多个测量数据的信息,有效克服了测量噪声和数据丢失对单个滤波器的影响,从而提高了导航性能.然后利用局部可观测性对系统的性能进行了分析,并对提出的算法作了大量的仿真实验进行验证.     

复杂背景下大尺寸目标激光散射回波能量的计算

由于实际环境的复杂性,理论计算大尺寸复杂目标粗糙表面的激光散射回波能量影响一直十分困难。将随机介质离散粒子光散射理论和粗糙面光散射理论结合起来,利用计算机图形学精确建立复杂目标的几何模型。依据复杂目标粗糙表面特征,并考虑沙尘、雾等环境特性对激光传输的影响。计算了大尺寸复杂目标粗糙表面激光散射在复杂环境下回波能量随不同观测角度和能见度的变化情况。计算结果可用于目标特征提取、识别和分类,满足工程精度需求。     

雷达目标的散射中心建模研究

雷达目标总散射场可近似为若干散射中心贡献的叠加,而每一个散射中心都对应着特定的电磁散射机理,这些特定散射机理的散射场可表示成输入为雷达参数（频率、极化、视向角）和目标参数（几何、材料）的参数化模型.散射中心参数化模型在雷达回波实时模拟、半实物仿真、雷达目标识别等领域得到了广泛的关注.文中总结了雷达散射中心模型的发展历程,包括散射中心数学模型和散射中心参数提取方法,以及散射中心建模的难点问题和未来的研究方向.期望该文可为从事该方面研究的科研人员提供一些参考.     

Analysis of target tracking based on range difference measurement of multistatic radar system

An analysis is presented for target tracking with short range multistatic radar system in this paper. The velocity vector is introduced into the model to depict target motion more precisely. The system measurement equation is such constructed on the basis of range difference that make the tracking model independent of the transmitter position. Therefore the algorithm is very much suitable for the case that the transmitter is not fixed. Simulation results show that the algorithm has the advantages of fast tracking and small steady tracking errors, and can be used for tracking target in short range with multistatic radar system.     

一种基于激光成像雷达的特征矢量匹配方法

通过激光成像技术获取三维地形轮廓并实现飞行器自主导航是目前国际上的一种先进技术。除了研制高性能的激光成像雷达外,如何寻找一种稳定、高效的地形匹配算法是当前研究的热点之一。在传统的相关算法的基础上,通过构建一种基于地形山脊线局部均值、梯度的特征矢量实现三维地形图的特征匹配。分析了特征矢量的构建、相似性度量的方法,并对匹配算法进行了对比试验,结果表明该方法较传统匹配算法性能有所提高。     

距离选通技术在运动目标激光主动成像中应用

激光主动成像系统已被广泛应用,但是大多系统都是针对静止目标,在实际应用中对运动目标成像时受到限制。文中首先阐述了针对静止目标的激光主动系统,然后分析了运动目标成像时与静止目标的不同,分析了相对运动和固定焦距的光学系统的离焦效应,构建了3种运动目标激光主动成像体制,最后,在对静止目标成像的基础上,采用红外热像仪在大视场内跟踪目标,测距机实时测量距离信息的方式,建立了基于距离选通的运动目标激光主动成像系统。实验获得了距离500 m,运动速度为5 m/s气球运动目标的图像,突破了合作目标及多点定位的限制,为进一步跟踪快速运动目标提供了借鉴,同时也对运动目标激光三维图像的获取与处理研究提供了基础。     

Range-spread target detecting for cognitive radar based on track-before-detect

The problem of cognitive radar detecting for range-spread target with unknown target impulse response (TIR) is studied. A detecting algorithm which updates the estimate of TIR and transmitted waveform iteratively is proposed based on track-before-detect method. In the algorithm, the Kalman filter is used to track the range-spread target for estimating the TIR, and the signal-to-noise rate criterion is used to design the transmitted waveform. The simulation results show that if the proposed algorithm is used to detect moving target, the performance of tracking and detecting will be improved when the number of loops increases. And the estimated detecting probability will approach the true detecting probability when the tracking accuracy increases, which would improve the reliability of decision.     

线阵扫描三维成像激光雷达系统

针对小型智能机动平台对三维成像激光雷达小型化、低功耗、高精度、快速成像的特定应用要求,基于集成激光器阵列和APD探测阵列设计并实现了12元线阵扫描三维成像激光雷达系统;基于高速数字处理芯片和高精度时间间隔测量芯片实现了并行高精度激光脉冲飞行时间测量和实时数据处理和传输。详细描述了系统原理、组成部分以及实验结果。实验验证该系统激光脉冲重复频率大于10 kHz,垂直方向激光单元角度间隔小于2.5 mrad,近距离距离分辨率优于2.4 cm,测量数据统计标准差小于1,各通道一致性良好。在高速水平扫描转动平台驱动下实现了室内三维场景重构以及高塔大视场远距离目标探测成像实验。     

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。