光子计数激光雷达游走误差与时间抖动的研究

光子计数激光雷达具有灵敏度高、体积小等特点,是未来远距离探测激光雷达的发展方向。光子计数激光雷达在探测时会产生游走误差,从而影响系统的测距精度。文章就游走误差与探测器时间抖动之间的关系进行了理论分析与实验验证。首先,基于激光雷达方程、单光子探测器时间抖动与光子计数探测的概率统计特性,建立了激光回波信号与探测器时间抖动的数学模型;然后使用该模型进一步推导了探测器时间抖动与游走误差之间的关系,计算分析与仿真实验都表明:系统的游走误差与探测器时间抖动呈正相关关系。最后,使用拥有不同时间抖动的单光子探测器进行了实验,实验结果表明:当探测器时间抖动标准差分别为15,350和1152ps时,游走误差分别为0.88,2.55和12.56cm。     

双轴Mie散射激光雷达系统及其信号校准

介绍了一台直接探测的用于大气气溶胶测量的M ie散射激光雷达系统,阐述了其工作原理和系统结构,较详细的讨论了该激光雷达的信号校准过程,尤其是几何重叠因子的确定。对校准后信号的反演结果和分析表明,该校准过程正确、稳定、有效。     

基于SUSAN方法的相干激光雷达距离像跟踪算法

在相干激光成像雷达跟踪系统中,跟踪算法是决定激光雷达跟踪性能的关键.针对激光成像雷达所成距离像的特点,以及以前算法中必须预先给定模板这一缺陷,采用了一种加权的SUSAN方法找出图像中目标的特征点,确定目标中心,在实时图像中提取模板,通过两级相关运算,进行目标跟踪,给出了相关跟踪的帧内置信度和帧间置信度信号,完成模板的智能更新.在不同的信噪比下进行序列图像跟踪实验,实验结果表明,在所研究的仿真目标中应用此相关跟踪方法,能够较准确的提取模板,跟踪精度较好.     

高光学效率相干多普勒激光雷达的测风性能分析与测试

近期研发了一套高光学效率全光纤化相干激光雷达设备,可用于风场的实时探测。该相干激光雷达工作于1.55 m波段,望远镜直径50 mm,时间分辨率和距离分辨率分别是1 s和30 m。系统集成了光纤结构的接收单元、可编程扫描模式的两轴扫描头及一个用于实时信号处理的多核数字信号处理器。对系统的测风性能进行了理论分析并同实验结果进行了对比,验证了系统测量距离达到5 km。之后,通过将激光雷达与超声波风速仪数据进行对比验证系统的测量精度。经过数据分析水平风速相关系数达0.980,标准差为0.235 m/s,风向数据相关系数达0.993,标准差为3.105。表明该相干激光雷达具有优良的性能,可以应用于大气边界层内的风场探测。     

空间碎片的激光雷达探测

为了利用激光雷达对空间碎片进行探测,根据空间环境和空间碎片的特性,给出了空间中的激光雷达作用距离的具体表现形式,并详细分析了空间的背景辐射并给出了处理后的结果,从而推导出最小可探测光功率的计算公式,进而给出了系统所需最小发射光功率和探测系统的信噪比。结果表明,利用激光雷达可以对几十千米范围内的较大空间碎片进行探测。     

基于FPGA和DSP的多用激光雷达信号处理器

介绍一种基于FPGA和DSP的多用激光信号处理器,通过对FPGA和DSP进行不同的编程,既可以用于激光成像系统,也可以用于激光测距系统。详细地介绍了其硬件组成以及应用于不同系统时FPGA和DSP内部的编程实现。     

集成化多线列激光雷达模拟前端微组件设计

多线列激光雷达具有广泛的需求,而现在的激光雷达探测处理电路多采用分立元器件组成,且探测器与处理电路相分离,存在体积大、成本高、可靠性差等问题.针对上述问题,本文基于系统级封装技术,设计了一种集成化的16元激光雷达模拟前端微组件,对多元激光雷达微组件的研究具有重要的现实意义.该组件集成了16元线列雪崩光电二极管探测器、自...     

基于盖革模式APD阵列的激光雷达性能分析

针对基于盖革模式雪崩光电二极管（APD）阵列的激光雷达,提出一种分析其探测性能的方法。通过分析APD像元产生的初级光电子和噪声计数率,对APD像元的探测概率、虚警概率和漏警概率进行研究和仿真。结果表明,当激光雷达发射和接收光学系统一定时,且探测500 m处目标,激光脉冲能量小于150μJ时,APD的探测概率随着激光脉冲能量的增加而提高;当激光脉冲能量在150μJ以上增加时,APD的探测概率保持不变。     

基于激光雷达的老人跌倒检测及预警处理系统

近年来,老人发生意外伤害的概率在逐渐增加。据世界卫.生组织发布的报告,全球每年有30多万人死于跌倒,其中60岁以上的人占一半以上。在老人跌倒的事故中,在家里跌倒的占比更是超过51.5%。老年人跌倒后并发症发生率高,严重程度大,由于没有及时联络上家人导致错过最佳救治时间的情况时有发生。并且由于传统观念的影响,老人对自己的隐私又十分重视,因此,设计一款在保障老人隐私安全的前提下,能够自动监测老人跌倒,帮助独居老人在紧急情况下迅速联系到家人的系统十分有必要。本文介绍一种通过激光雷达探测老人的位置和状态的点云信息,来判断老人是否跌倒,既保障老人安全隐私,又能够在发生意外的情况下及时通知家属的跌倒检测系统。     

二极管泵浦固体成像激光雷达的研究

进行了高重复频率的二极管泵浦固体激光雷达的研究,建立了二极管泵浦固体激光雷达系统,研究了高速信号处理系统