一、非合作目标相位式激光测距接收光功率的模型建立（论文文献综述）
杨静[1]（2021）在《基于双边带调制的脉冲压缩相干激光雷达技术研究》文中研究表明传统激光雷达利用从目标反射、未调制的超短光脉冲的飞行时间（Time-of-flight,TOF）来测距,通过相邻脉冲间的距离差分来测速。为了在远距离测量时实现高精度（Precision）和高灵敏度,许多TOF激光雷达系统使用具有低重频和极高峰值功率的超短脉冲激光器。该系统主要有以下三大缺陷:高峰值功率激光脉冲会逐渐损坏各光学装置从而缩短系统寿命;考虑到安全性使用场景受限;该系统只能测量差分时间内的平均速度,实时性差。而在此基础上发展起来的光子计数激光雷达虽然在高峰值功率方面有所改善,但与相干探测体制相比仍然较高,且同样主要应用于测距,难以实时测速。基于调制的调频连续波（Frequency-modulated continuous wave,FMCW）相干激光雷达,可以一定程度上克服高峰值功率的缺陷,也可以对目标实时测距测速。但以光混频为例,此方案通过回波与本地扫频的拍频得到的电信号的频率来获得目标距离速度信息,因而只能利用在一个扫频周期中二者在时间上的重叠部分,目标距离越远、重叠时间越少、信号能量利用率越低。而脉冲压缩相干激光雷达没有以上限制。此方案的本振光未经过调制,将回波光与本振光拍频,得到完整扫频电信号,然后通过匹配滤波将其在时域上压缩成窄脉冲,通过压缩窄脉冲的位置得到目标的距离速度信息。这种方案的峰值功率要求不高,通常为m W或W级;可以对目标实时测距测速;能量利用率不受回波与本振在一个扫频周期内的重叠时间限制。目前,几乎所有关于脉冲压缩相干激光雷达的文献报道均是基于单边带调制。在单边带调制方案中,为了保证测速能力,通常需要调制信号上扫频和下扫频即三角扫频,而三角扫频的归一化旁瓣相比上扫频高约10d B,限制了系统灵敏度,也即限制了信噪比,进而限制测量精度、测量距离。为了解决这个问题,本文提出了基于双边带调制的脉冲压缩相干激光雷达系统,该系统只需上扫频即可同时具有测距测速能力,避免了三角扫频中的高旁瓣问题,从而提高系统灵敏度。首先,本论文对脉冲压缩相干激光雷达基本原理进行详细介绍,理论、仿真分析脉冲压缩测距测速原理,分析各参数如脉冲长度、采样率、相位差的影响,确立希尔伯特变换求包络的信号处理方案,仿真分析比较三角扫频与上扫频的归一化旁瓣,证明三角扫频的旁瓣相比上扫频平均低约10d B。其次,搭建了基于双边带调制脉冲压缩相干激光雷达实验平台,以转盘模拟运动目标,证明该系统只需上扫频即可对运动目标实时测距测速。从电光调制原理出发,结合搭建的激光雷达系统,完善基于双边带调制脉冲压缩相干激光雷达对运动目标的测距测速原理推导。随后以转盘完成了测距测速实验:详细分析系统信噪比、探测阈值的计算方法,通过多次测量取统计标准差的方法衡量系统测距测速精度,结果证明其量级与理论值相符合,并试验测量了系统灵敏度。最后仿真分析了目标运动速度对压缩增益的影响。然后,针对目标静止时,回波光与本振光的随机相位差引入的探测概率、测量精度下降问题,在原系统加入90°光桥接器加以解决,并以走廊尽头的白色漆墙为目标对改进后的系统进行实验验证。实验结果证明,通过I、Q信号的合并基本解决了随机相位差的影响,提高了探测概率、测距精度。改进后的系统同时具备测量运动目标和静止目标的能力。随后,对系统做优化,确定出光模式、光斑半径、采样设备分辨率等参数,通过对信号也加窗进一步降低旁瓣来提高系统灵敏度。优化后,该系统测量到城市中约856m和5726m处建筑物,验证了系统的远程测量能力,仿真分析并实验验证了目标相对平台微振动带来的影响。由于微振动目标理论上也可以将其看成运动目标,所以一定程度上也验证了该系统对远距离运动目标实时测距测速能力。最后,完成了基于双边带调制脉冲压缩相干激光雷达系统的三维扫描成像能力实验验证。对约856-987m范围的城市中常见建筑物完成扫描成像,展示该系统对建筑物整体、细节等成像能力。综上所述,本文提出的基于双边带调制的脉冲压缩相干激光雷达系统具备对自由空间远距离硬目标的实时测距测速能力,同时具备对目标的三维扫描成像能力,为相关军用、民用应用场景提供了完整的技术思路和理论支撑。
姜朔[2]（2021）在《基于光频调制的高精度激光雷达测距技术研究》文中提出二十世纪六七十年代,世界上首台激光器的出现使得利用激光进行目标探测成为一种新的测距手段。与传统的微波雷达相比,激光雷达具有单色性好、方向性强、测距精度高等优点,因而在军事、建造业、航空航天、医学等方面有着越来越广泛的应用。常见的激光测距方法如脉冲激光测距,其商业化成熟,探测距离远,测距精度可以达到厘米量级;相位激光测距法能够对中近距离的目标进行探测,并实现毫米量级的测距精度,但是其不模糊距离较小,需要借助多个光尺进行探测。近些年,随着社会的发展和科技的进步,人们对目标的测距精度以及测距分辨率提出了更高的要求。基于光频调制的激光雷达是一种以大带宽光频线性调制激光器为光源,通过测量干涉信号频率来计算目标距离的激光测距方法。此方法的测距精度和分辨率与激光的调制带宽成反比,随着激光调制技术的发展,激光光频的调制带宽可以达到上太赫兹,这使其具有测距精度高、分辨率高的优点。除此之外,它还具有无测距盲区以及抗背景光能力强等特点,因而在高精密仪器加工制造和面型检测定位等领域有着非常重要的应用价值。大带宽光频调制激光器在实际工作过程中由于受到激光器内部光频响应非线性、温度变化以及PZT非线性蠕变和迟滞效应的影响,难以实现理想的光频线性调制。激光的非线性调制会导致系统干涉信号的频谱出现严重的展宽,进而造成测距分辨率和精度的下降。为了解决这一问题,使用双干涉光路系统成为一种很好的选择。双干涉光路中一路作为辅助干涉光路,一路作为测量干涉光路,由于两个干涉光路同时受到光源非线性调制的影响,因此两路干涉信号的瞬时频率成正比关系。将辅助路干涉信号作为系统外部时钟对测距路干涉信号进行重采样即可以消除光频调制非线性对距离测量带来的影响。本文的主要特色和创新之处在于:在双干涉光路系统中,需要确保作为外部时钟的辅助路干涉信号的频率与测距路干涉信号的频率之间满足奈奎斯特采样定律。这意味着,辅助干涉光路的光程差要达到目标距离的四倍以上,对百米内的目标进行测量,其辅助干涉路的光程差需要达到数百米。为了扩展双干涉光路系统的测距范围,本文提出了基于倍频器的双干涉光路测距系统。通过硬件倍频电路板提高辅助干涉信号的瞬时频率,有效的将双干涉光路系统的测距范围扩展为原来的四倍。除了系统测距范围的扩展问题,在双干涉光路系统中,调频激光在两个干涉光路传播路径性质的不同也会带来新的问题。系统中辅助干涉光路往往由光纤马赫-曾德尔干涉仪组成,而测距干涉光路是在自由空间中。大带宽光频调制激光在光纤传播中的色散现象会导致辅助干涉信号和测距干涉信号之间出现色散失配问题,进而造成目标测距分辨率的下降和测距误差的增大。文中就光纤辅助干涉光路色散现象对目标距离的影响建立了理论模型,根据受色散影响的重采样信号的相位特征提出了一种基于调制信号重采样的色散失配校正方法。此方法不受目标距离变化和激光调制带宽的限制,最后本文通过仿真和实验,证明了此方法的有效性。在光源调制过程中,偶发的跳模现象也会对系统测距产生影响,为此本文提出了基于相位拼接的跳模影响消除方法。以辅助干涉光路信号作为系统外部时钟的关键就是实现对信号等相位间隔点的提取。当激光出现跳模现象时,辅助干涉信号在跳模段会出现强烈的强度噪声,影响重采样时刻点的提取。为了消除跳模段畸变的重采样信号对测距的影响,需要依次完成对激光跳模现象的检测、定位与相位拼接,最后计算得到消除激光跳模影响的目标距离信息。本文研究了基于光频调制的高精度激光雷达测距方法,对测距过程中的关键技术进行研究。本文在以上关键技术研究方法的基础上搭建了基于光频调制的激光雷达测距系统,为实现近距离目标距离的高精度测量提供了理论支持和实验参考。
张群[3]（2021）在《基于单像素探测的激光跟踪技术研究》文中研究指明激光雷达技术可以通过使用具有空间分辨能力的阵列探测器对成像光斑的中心定位,从而获取目标的偏移量进行目标跟踪。这种技术凭借较快的响应速度和较高的角分辨能力,被广泛地应用在激光通信、激光制导和交会对接中。然而随着激光雷达技术的发展,人们对跟踪距离的要求也越来越高。为了解决这一个问题,一些研究学者广泛采用信标光捕获方案。但是信标光捕获方案要求捕获对象是合作目标,这也是该方法的限制之一。另一些研究学者选择采用提高激光束功率的方案。这种方案的限制是重频低、功耗较大和应用场景有限。因此,怎样有效地捕获和跟踪远距离非合作目标成为了一个亟待解决的问题。为了解决这一问题,本文将单像素探测引入到捕获跟踪系统中。以前使用阵列探测器来定位回波光斑的中心时,需要将系统接收的回波功率分布到多个探测像元上,所以每个探测像元上的回波功率较低。而在回波功率相同的条件下,使用单像素探测时,所有的回波功率可以集中在一个探测像元上,单个探测像元上的回波功率更高,所以在回波功率相同的条件下,单像素探测器的探测距离高于阵列探测器的探测距离。然而由于单像素探测不具有空间分辨能力,传统的捕获跟踪方案并不适用。所以针对这种缺陷,本文设计了一套基于单像素探测的激光跟踪系统。这种激光跟踪系统是通过光束扫描装置使光束螺旋扫描搜索视场,同时综合单像素探测的距离信息和光束扫描装置反馈的角度信息来识别目标的位置。然后光束再以目标位置为扫描中心,进行下一轮螺旋扫描,循环此过程从而实现对目标的跟踪。这种技术的特点在于以单像素探测提供的距离信息,结合光束扫描装置反馈的角度信息,识别目标的位置。对比使用CCD探测器进行捕获跟踪,该技术可以直接获取三维图像。它可以规避了阵列探测器死区的干扰,不需要匹配激光测距光轴和成像光轴,且能够通过使用单光子探测器来提高跟踪距离。本文首先介绍了常用的单光子探测器,说明了硅光电倍增管（SiPM）的优势,阐述了SiPM虽然由APD阵列构成,但不具备空间分辨能力,仍然是一种基于单像素探测的探测器。随后推导了激光雷达方程,之后建立了飞行目标和螺旋扫描的捕获模型,研究了扫描速度对捕获概率的影响,然后搭建了一套扫描跟踪系统,最后用系统进行了移动目标的捕获跟踪实验,验证了基于单像素探测的激光跟踪技术的可行性。
赵越[4]（2021）在《单光子测距激光雷达接收系统设计》文中研究表明激光测距在测量精度、速度、范围等方面都有显着优势。单光子激光雷达测量距离可达15km以上,在航空航天、导航制导、自动驾驶等方面都有广泛应用。本文基于单光子激光测距法设计一套单光子接收系统,配合发射器可实现20km内目标测距,主要研究内容如下:（1）根据测距范围1～20km、分辨率0.6m的研究目标选择基于伪随机码的单光子测距方式,完成单光子测距激光雷达整体方案设计,根据测量距离和分辨率要求确定激光波段和脉冲信号频率,选择合适的APD种类,并完成APD选型。（2）为了完成单光子接收,实现测距目标,完成了单光子激光雷达接收系统原理设计,包括60～85V（分辨率0.195V）可调偏置电压电路、500MHz(10Vp-p)正弦门控淬灭电路、500MHz差分输出APD输出信号整形电路、温控模块、电源模块。根据APD型号和参数确定反偏电压范围和温度控制范围,完成升压电路、温控模块器件选型和电路设计;根据测距目标分析要达到0.6m测距分辨率需500MHz脉冲频率,由测距频率确定淬灭电路、整形电路芯片选型并完成电路设计;根据接收系统电路供电要求和雷达其它系统供电要求设计电源模块,为整个单光子雷达系统提供干净、稳定的电源。（3）通过仿真或计算验证各电路原理设计,将电路原理图转换成实物,完成各模块印制电路板设计,保证大电流路径承载能力及传输信号完整性。将两个滤波器替换为100MHz系统滤波器,组成了100MHz系统原理样机。最后,对各模块进行测试后将模块连接整合,构建100MHz雷达整体系统原理样机。对100MHz雷达系统进行测试,测距距离达到20km,分辨率3m。通过100MHz系统原理样机说明文中设计的500MHz单光子接收系统最远探测距离可达20km,测距分辨率达到0.6m。
聊冉[5]（2021）在《基于FMCW的高分辨率激光雷达测距技术研究与实现》文中研究指明激光雷达测距技术自问世以来,被广泛应用于军事战场侦察、武器制导、无人驾驶自主定位导航、水下探测与海洋资源探索以及大气环境监测等各种领域,拥有非常广阔的应用发展前景。如何提高激光测距的分辨率是激光测距雷达研究领域的热点和前沿,也是该领域需要不断解决的关键技术。论文主要围绕基于调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,简称FMCW）激光测距技术展开相关研究,重点侧重在通过频谱分辨率的细化算法从而提高测距分辨率的方向。FMCW激光测距的原理是通过对光频的调制,建立信号频率与激光在空中的飞行时间的关系,从而将对距离的测量转化为对频率的测量。在FMCW激光测距系统中,通常采用基于频谱分析的数字信号处理技术对数据进行高速处理,最为典型的代表为FFT（快速傅里叶变换）,它与硬件芯片技术和计算机技术结合,能够超快地处理计算量庞大的数据运算。论文在开展了基于FFT理论的频率校正算法研究分析基础上,设计了对FMCW测距系统的差频信号频谱细化方案,并提出了一项综合的频谱处理算法策略:通过ZFFT（复调制细化FFT）算法对差频信号频谱局部细化从而提高频率精度并间接达到提高测距精度的目的。综合考虑到算法应用的实时性需求,论文设计了基于SFFT（稀疏傅里叶变换）的综合谱分析处理方法,达到了在估计准确度不严重下降条件下,降低算法实现复杂度的设计目标。接着,论文通过理论推导及仿真分析的方法,验证了该算法方案在FMCW激光测距系统的信号处理应用中提高系统测距分辨率的可行性。最终论文进行了实际的测距实验,并经过实验结果分析表明:综合算法在实际FMCW激光测距实验的信号处理中提高了频率分辨率,且计算效率高、节省运算时间和资源,因此验证了论文设计方案的可行性及有效性,具有工程应用价值。
郭俊珲[6]（2021）在《基于ARM的机场引导车车载测距系统的设计与开发》文中研究指明随着民航机场客运吞吐量的不断增大,机场传统引导体系的不足日渐显露。引导车在执行任务中,驾驶员需集中精力对前方路况进行观察,无法实时掌握与所引导航班之间的安全距离,给机场引导体系带来一定的安全隐患。本文旨在开发一款基于ARM的机场引导车车载测距系统,解决开发中的技术难点,使驾驶员可在车内直观获取与飞机之间的间隔距离并可与外界进行信息交互,切实降低航班引导过程中的安全隐患,推进机场引导体系智能化。本文首先对该项目的研究背景与目的进行了多层次探讨,并对系统中关键技术的国内外现状进行了深入研究,确定了现有技术的改进方向及项目的整体方案。其次,根据实际工程中的项目功能,从实用性、经济型、可拓展性等方面进行全面评估,确定系统的设计需求。最后完成系统的硬件设计与软件设计,验证系统的整体运行效果。本文所设计的系统为软硬件结合的基于ARM的车载测距系统,分为硬件平台与软件平台两部分,系统硬件平台由ARM主控模块、激光测距模块、4G通信模块、存储模块、触摸显示模块及车载电源转换模块构成,依据工程需要完成了核心硬件模块的设计与选型。本文着重研究了系统软件平台的设计,设计完成了软件平台的搭建,设计完成了功能模块的软件开发,设计完成了系统数据库功能并开发了车载测距APP。首先,通过构建交叉编译环境对Android操作系统进行特定化编译,将其烧录进硬件平台完成系统运行环境的设计;然后,设计开发激光测距模块与4G通信模块的软件实现,设计完成其各自的数据通信及数据流上报功能,通过Socket设计车载终端与塔台中心的通信功能;最后,对系统数据库进行设计,并完成车载测距系统APP的开发,实现驾驶员登录与注册、航班信息及任务状态查询和任务执行及数据显示等功能。本文最后对系统的关键性能参数与APP运行情况进行了测试验证,各项性能指标均符合设计需求,APP运行情况良好。本设计的投入使用可有效降低引导任务过程中的安全隐患,推动机场引导体系的信息智能化进程,为提升引导系统运行效率做出贡献。
吴江[7]（2020）在《激光雷达高精度多时复用测距技术研究》文中研究指明激光雷达是以激光作为信息载体进行探测目标相关特征量的雷达系统。激光雷达工作时发射激光,激光经目标反射后形成回波。探测器接收回波信号并处理,获得探测信息,对待测目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达的发展十分迅速,不仅在军事探测,环境测量等方面有较多的使用,在民用市场上也得到了广泛应用,现在己经成为智能机器人、无人驾驶等领域研究重点。目前市场上已有的激光雷达测距系统普遍存在测量精度较低的问题。因而,设计一款小型轻便的高精度激光测距系统具有重要的工程应用价值。本文拟通过对多时复用激光测距原理的研究,研制电路结构简单的高精度多线激光测距装置,为多线激光雷达研制提供技术支撑。本文首先全面分析了国内外激光测距系统的发展现状,比较了相位法激光测距和脉冲法激光测距的优缺点。在此基础上提出了激光测距系统总体设计方案。其次,完成了脉冲激光测距系统硬件电路的设计。测距硬件电路主要包括激光发射系统、激光接收系统、时刻鉴别系统及时间间隔测量系统。其中,以半导体激光二极管为基础设计了窄脉冲激光发射系统,实现了大功率、频率可调的脉冲激光输出。采用硅基雪崩二极管（APD）设计了激光接收系统,选取高速运放AD8009对APD产生的光电流信号进行放大,并对放大电路进行了仿真分析。设计了基于TMS320F28335的发射接收控制系统,通过多路选择开关实现了对16路回波信号的分时控制。通过对比分析,搭建了恒比例时刻鉴别电路,采用时间测量芯片TDC-GP2实现16路激光测距的单路复用时间测量,从而简化了整体电路。通过C语言编程软件完成数据读取、TDC-GP2管控等相关操作,实现了测距信号的采集与显示。最后,搭建测距实验平台,完成了测距系统的精度测试并对系统测量误差进行了校准。实验结果表明本文设计的激光测距系统测程在100m时精度为0.2m,实现了激光测距系统高精度的设计要求。
赵显宇[8]（2020）在《基于电光调制光学频率梳的精密测距技术研究》文中研究指明科研和工业领域的高速发展对大尺寸的精密测距技术提出了更高的要求,另一方面,光学频率梳的发明也为激光测量技术的发展增添了许多可能。近年来,基于光学频率梳的精密测距技术得到了广泛地研究,光学频率梳测距技术可观的精度潜力和良好的数据溯源性使其可以成为新一代精密测距技术的理想选择。本文聚焦光频梳测距技术,选用生成简单、运行稳定的电光调制光学频率梳作为光源,提出基于电光调制三光梳的合成波长测距法和基于电光调制光频梳的光谱干涉测距法两种方案对电光调制光频梳的测距能力进行研究。从理论和实验角度讨论了两种测距方案的非模糊范围及测量精度,进而讨论了电光调制光频梳的测距潜力。随后对这两种方案进行了仪器化设计,分别在远距离测距和非合作目标测距两种典型应用场景下进行了实验,分析了电光调制光频梳测距方案的工程适用性。具体研究如下:提出电光调制三光梳合成波长测距法,旨在实现兼顾大非模糊范围的高精度绝对测距。该测距方案利用多外差干涉测距原理,使用重复频率不同的电光调制光频梳的各阶梳齿组建一系列尺寸不同的合成波长链,使用相位式测距手段进行绝对距离测量。大尺寸的合成波长负责粗测,用以保证足够大的测距非模糊范围;小尺寸的合成波长负责精测,用以保证测距精度。在70 m的绝对测距实验中,与增量式激光干涉仪相比,达到10-7·L的测距一致性。提出电光调制光频梳光谱干涉测距法,利用多波长激光干涉的光谱调制特性,使用经过色散补偿与非线性扩谱的宽光谱电光调制光频梳作为光源,通过解算干涉光谱的包络频率得到待测距离。并使用等频率间隔重采样和二次方程脉冲峰值拟合算法对方案中的系统误差进行改善。在70 m的绝对测距实验中,与参考干涉仪相比,得到±13 μm的测距一致性。开展了电光调制光频梳光源及测距光路的仪器化设计,并进行远距离测距实验。实验中,受气流湍动的影响,合成波长法与光谱干涉法的测距精度均出现明显下降。其中光谱干涉法因为非模糊范围较短,失去了远距离测量数据的有效性;而合成波长法因其具有兼顾精度和非模糊范围的优点可以在全量程保持数据的有效性,在足够的数据更新率和测量时间的保证下,甚至有可能监控气流湍动引起的光程变化。进行了电光调制光频梳非合作目标测距实验,使用平面镜、毛玻璃和金属平铣样块的波脊和波谷四种被测目标进行了对照实验。对四组实验目标的回光功率、光斑形状及偏振态做了探测和分析,并对平铣样块波脊和波谷处的回光功率与角度关系进行实验验证。由于非合作目标表面粗糙度的影响,回光功率明显下降,光斑形状也随着表面纹理有所畸变,对合成波长法的测距量程和精度都产生了一定影响。然而,在光谱干涉实验中,在全量程内均能得到有效的测距结果,而测距精度与光谱干涉法自身的分辨力维持在相同的水平,证明了光谱干涉法的微光测距能力,也证明了光谱干涉法具有较高的测距鲁棒性。研究表明,电光调制光频梳具有良好的测距应用潜力。而基于电光调制光频梳的合成波长法和光谱干涉法两种测距方案在不同的应用场景下各有优势。基于电光调制三光频梳的合成波长测距法具有兼顾高精度和大非模糊范围的绝对距离能力,同时数据更新率较高,可以完成大尺寸的高精度测距工作;而电光调制光频梳光谱干涉方法微光测量能力较高,可以适应复杂被测表面的高精度测距需求。
任福汉[9]（2020）在《伪随机码调制单光子激光雷达测距系统研究》文中进行了进一步梳理激光雷达测距具有探测距离远、测量精度高、探测周期短等优良性能,已广泛应用于军事、空间技术、汽车自动驾驶等诸多领域。利用伪随机码调制发射系统激光,并采用单光子探测技术可以提高激光雷达系统的信噪比,提高探测距离与精度。本文利用FPGA生成高频伪随机码调制激光,设计单光子激光雷达测距系统,主要研究内容如下:（1）针对激光雷达方程以及作用距离模型、伪随机码原理以及单光子探测技术进行原理分析,提出伪随机码调制单光子激光雷达系统原理,从原理层面分析本文方案可行性,并为系统的参数计算与硬件设计提供了依据。（2）利用MATLAB对伪随机码调制单光子激光雷达测距系统进行仿真,主要从激光雷达作用距离与发射功率、接收功率以及目标平均反射率等光学参数之间关系,伪随机码生成,回波信号处理和相关性计算及距离信息提取等方面进行仿真验证。仿真结果证明利用伪随机码调制单光子激光雷达测距系统满足性能需求。（3）伪随机码调制单光子激光雷达测距系统以Xilinx公司Artix-7系列FPGA为主控芯片,利用Verilog语言完成系统软件设计。系统软件设计主要包括伪随机码生成、SFP光模块、相关性计算以及串口通讯。本文利用Vivado中集成的Simulation对各个模块进行逻辑仿真,仿真结果表明系统软件设计满足性能需求。（4）针对激光雷达测距系统,完成了硬件电路原理分析和设计,包括偏置电压电路设计、温控电路设计以及门控淬灭电路设计。最后设计了单光子激光雷达测距原理样机,测试结果表明此设计方案在探测距离、测量误差以及数据更新率等方面满足测距要求。
吴梦瑶[10]（2020）在《激光远距离探测的若干关键技术研究》文中研究表明针对侦察,测绘,精确制导等领域对高性能激光三维成像技术的迫切需求,本文提出一种基于脉冲切片的脉冲激光三维成像技术,对该技术所涉及的若干关键问题进行研究,主要的研究内容包括六个部分:探测用双波长脉冲激光器设计;谐振腔镜面质量对高功率激光器极限光束质量的影响研究;基于多子光束干涉的空间结构光发射方法;基于脉冲切片的脉冲激光三维成像体制研究;激光三维成像系统高频噪声分析及其抑制方法研究;基于脉冲切片的激光三维成像实验样机的系统测试。基于Nd:YAG/Nd:YVO4互补吸收技术的双波长脉冲激光器设计。远距离探测用激光光源应具备脉冲峰值功率高,脉冲宽度窄,光束质量好,功率稳定性强的特点。传统的Nd:YAG激光器受其激光晶体材料限制,在高功率泵浦条件下,激光器的输出功率及其功率稳定性无法满足远距离探测要求。基于上述原因,我们提出一种Nd:YAG/Nd:YVO4互补吸收技术,将Nd:YAG激光晶体良好的热物性参数与Nd:YVO4激光晶体的宽光谱吸收特性进行优势互补,设计出具有高输出功率,高光束质量,高偏振特性,高功率稳定性的探测用激光光源。实验表明,选用40mm长、掺杂浓度为0.2%的Nd:YAG晶体作为前端晶体,选用16mm长、掺杂浓度为0.2%的Nd:YVO4晶体作为后端晶体是激光器最优化设计方案,实现了高效能高功率稳定性的激光脉冲输出。最后,采用腔内倍频技术实现532nm激光输出,完成了远距离探测用双波长激光器的研制工作。谐振腔镜面质量对高功率激光器极限光束质量的影响研究。光束质量是评价高功率固体激光器的一项重要指标,在高功率激光输出条件下,谐振腔热透镜效应,增益介质的掺杂均匀性以及输出镜的镜面质量对激光器光束质量的影响不可忽略。本文主要研究谐振腔输出镜镜面形变以及镜面瑕疵对激光器极限光束质量的影响情况,建立了分析谐振腔光场的微扰理论,研究谐振腔输出镜镜面形变以及镜面瑕疵等微小扰动对激光器极限光束质量的影响。该方法的主要思想是将谐振腔镜面的微小形变以及微小瑕疵当作是对谐振腔内光场运动方程的微小扰动,通过对谐振腔中具有微扰的本征函数进行求解,得到谐振腔内各阶横模光场所占比重,由此计算得到在不同镜面形变和不同瑕疵尺寸条件下的激光器极限光束质量。该方法同样适用于分析谐振腔中热透镜效应以及增益介质掺杂均匀性等因素对激光器极限光束质量的影响情况,为激光器基础问题研究提供一种新的仿真思路。基于多子光束干涉的空间结构光发射方法。本文提出了一种基于多子光束干涉的空间结构光发射方法,该方法基于激光光束良好的空间相干性,使各子光束在空间产生相干叠加效应,形成具有明暗相间特性的空间结构光,空间结构光的干涉主峰强度高,发散角小,能够有效改善激光传输过程中激光光束的远场发散问题,在减小激光中心光斑尺寸的同时,大幅度提高了激光光源对远距离小目标的探测能力。将这种具有明暗相间特性的空间结构光发射方式应用于半主动寻的激光制导系统中,大幅度提升了激光制导信号的编码能力,提高了半主动寻的制导武器的战场生存能力。基于脉冲切片的脉冲激光三维成像技术。本文提出了一种基于脉冲切片的脉冲激光三维成像方法,该方法不但具备距离选通激光三维成像的技术优势,即采用具有大规模像素阵列的CCD（或CMOS）光学传感器,同时克服了距离选通激光三维成像过程中脉冲宽度对纵向距离分辨率的限制,在实现远距离高精度激光三维成像方面具有重要的研究价值。该方法是以一定的延时步长调整CCD成像探测器快门的开启时刻,对目标返回的激光脉冲信号进行多帧截取,从而在探测器各个像素点上产生一个动态变化的灰度阶时间序列,通过对这个灰度阶时间序列进行处理,能够得到该像素点上回波脉冲峰值位置的返回时刻,从而获取每个像素点所对应的目标表面的相对纵向距离,进而实现对目标的三维测量;设计实验对放置在1km位置处纵向距离间隔为10cm的目标板进行三维重建,取得了良好的实验结果,验证了该成像体制能够达到厘米量级的测量精度,摆脱了激光脉冲宽度对激光三维成像系统纵向距离分辨率的限制。激光三维成像系统高频噪声分析及其抑制方法研究。通过分析激光三维成像系统中激光脉冲信号高频噪声的产生原因,得到了激光器模式竞争对输出光脉冲高频噪声的影响情况,即脉冲信号中0.25-0.75GHz频段内的高频噪声是由谐振腔多横模振荡产生的,0.75-1.8GHz频段内的高频噪声是由谐振腔多纵模振荡产生的,这种高频噪声严重影响激光光场的稳定性,导致激光三维重建结果中存在诸多起伏抖动;通过对采集到的激光脉冲波形进行高频降噪处理,可以得到均匀平滑的激光脉冲波形,说明激光脉冲波形中的高频噪声是引起脉冲波形抖动的直接原因;实验证明利用高频降噪方法能够有效减小三维重建结果中的起伏抖动现象,在保证激光三维成像系统测量精度的同时,大幅度优化了系统的成像质量。基于脉冲切片的激光三维成像实验样机的系统测试。将探测用高功率高光束质量脉冲激光器与CCD成像探测器相结合,研制出一款具有远距离高精度探测能力的激光三维成像实验样机。利用该样机进行远距离外场测试,实现了作用距离1km,纵向距离分辨率小于10cm,成像景深57m,视场角3°的技术指标;在重度雾霾环境下进行远距离成像实验,得到了良好的三维重建结果,说明该样机具备良好的大气穿透能力,能够对处于浓雾等遮蔽环境下的目标进行高精度三维测量。从测试结果来看,利用激光脉冲切片三维成像技术研制的激光三维成像实验样机具有探测精度高,成像视场大,成像景深宽的技术优势。
二、非合作目标相位式激光测距接收光功率的模型建立（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、非合作目标相位式激光测距接收光功率的模型建立（论文提纲范文）
（1）基于双边带调制的脉冲压缩相干激光雷达技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 脉冲压缩相干激光雷达的国内外研究现状 |
| 1.2.1 模拟脉冲压缩相干激光雷达国内外研究现状 |
| 1.2.2 数字脉冲压缩相干激光雷达国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第2章 脉冲压缩相干激光雷达 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 脉冲压缩测距原理 |
| 2.3 脉冲压缩数值仿真 |
| 2.4 基于单边带调制脉冲压缩相干激光雷达测距测速原理 |
| 2.4.1 相位差的影响及解决 |
| 2.4.2 测距测速原理 |
| 2.4.3 上扫频与三角波扫频的旁瓣 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 双边带脉冲压缩相干激光雷达对目标测距测速 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于双边带调制脉冲压缩相干激光雷达测距测速原理 |
| 3.2.1 电光调制器双边带调制原理 |
| 3.2.2 测距测速原理 |
| 3.3 基于双边带调制脉冲压缩相干激光雷达测距测速实验 |
| 3.3.1 系统介绍 |
| 3.3.2 信号采集与处理 |
| 3.3.3 系统灵敏度测试 |
| 3.4 目标运动速度对压缩增益的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 双边带脉冲压缩相干激光雷达相位分集改进 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 90°光桥接器的原理与相位分集 |
| 4.3 实验验证相位分集提高探测概率 |
| 4.3.1 系统介绍 |
| 4.3.2 信号采集 |
| 4.3.3 信号合并 |
| 4.3.4 测距精度和探测概率 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 双边带脉冲压缩相干激光雷达系统优化及远程测量 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统优化 |
| 5.2.1 出光模式 |
| 5.2.2 幅度分辨率 |
| 5.2.3 对信号加窗 |
| 5.3 远程测量实验 |
| 5.3.1 串扰被截断的影响 |
| 5.3.2 目标微振动的影响 |
| 5.3.3 大气湍流的影响 |
| 5.3.4 累加提高探测性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 双边带脉冲压缩相干激光雷达三维扫描成像 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 三维成像体制 |
| 6.3 扫描三维成像实验 |
| 6.3.1 系统参数 |
| 6.3.2 扫描目标 |
| 6.3.3 扫描轨迹 |
| 6.3.4 数据处理 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.1.1 主要完成工作 |
| 7.1.2 内容小结 |
| 7.2 论文创新性说明 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）基于光频调制的高精度激光雷达测距技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光雷达目标测距方法 |
| 1.2.1 直接计时法测距 |
| 1.2.2 脉冲编码激光测距 |
| 1.2.3 相位式激光雷达测距 |
| 1.2.4 飞秒光频梳激光雷达测距 |
| 1.2.5 基于光频调制的雷达测距 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第2章 光频调制激光雷达测距方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光频调制激光雷达测距原理 |
| 2.3 激光光源调制原理 |
| 2.3.1 DFB分布反馈式半导体激光器 |
| 2.3.2 DBR分布布拉格反射式半导体激光器 |
| 2.3.3 外腔半导体可调谐激光器 |
| 2.4 相干信号探测方式 |
| 2.4.1 单管探测 |
| 2.4.2 平衡探测 |
| 2.5 调谐激光器的光频调制特性 |
| 2.5.1 光频调制非线性特性 |
| 2.5.2 光频调制非线性对距离测量的影响 |
| 2.5.3 非线性调制激光测距实验 |
| 2.6 基于光频调制激光雷达的关键技术 |
| 2.6.1 光频调制非线性校正技术 |
| 2.6.2 调制激光跳模影响的消除以及辅助干涉光路长度的标定 |
| 2.6.3 双干涉光路色散失配补偿技术 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 光频调制激光雷达非线性校正方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双干涉光路非线性光频调制校正原理 |
| 3.2.1 基于双干涉光路比相法的非线性光频调制校正方法 |
| 3.2.2 基于双干涉光路重采样的非线性光频调制校正方法 |
| 3.3 双干涉光路重采样法测距精度影响因素分析 |
| 3.3.1 采样误差对双干涉光路重采样法的影响 |
| 3.3.2 双干涉光路信号采集延迟差异对重采样法测距精度的影响 |
| 3.4 重采样方法辅助干涉光路光程压缩方法 |
| 3.4.1 移相频率采样法 |
| 3.4.2 近似等光频细分重采样法 |
| 3.5 基于辅助干涉信号相位细分的双干涉光路重采样方法 |
| 3.5.1 双干涉光路相位细分重采样原理 |
| 3.5.2 基于双干涉光路测距系统相位细分重采样的仿真实验 |
| 3.6 基于硬件倍频器的双干涉光路重采样方法 |
| 3.6.1 基于硬件倍频器的双干涉光路重采样原理 |
| 3.6.2 基于辅助干涉光路硬件倍频器重采样的仿真实验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 双干涉光路系统色散失配校正方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双干涉光路色散失配原理 |
| 4.3 双干涉光路色散失配对测距影响的仿真 |
| 4.3.1 色散失配下目标距离对系统测距影响的仿真 |
| 4.3.2 色散失配下光源调制带宽对系统测距影响的仿真 |
| 4.4 双干涉光路色散数值补偿方法 |
| 4.4.1 基于相位拟合校正的光纤色散校正方法 |
| 4.4.2 基于分数阶傅里叶变换的光纤色散校正方法 |
| 4.5 基于调制系数重采样的光纤色散校正方法 |
| 4.5.1 基于调制系数重采样的色散校正方法理论模型 |
| 4.5.2 基于调制系数重采样的色散校正方法仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于光频调制的高精度激光雷达测距实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光频调制激光雷达跳模影响消除方法 |
| 5.2.1 基于相位拼接的光频调制激光雷达跳模影响消除方法 |
| 5.2.2 基于相位拼接的光频调制激光雷达跳模影响消除实验 |
| 5.2.3 基于光频调制激光雷达的测距实验 基于辅助干涉信号相位细分重采样的测距实验 |
| 5.2.4 基于辅助干涉光路硬件倍频器重采样的测距实验 |
| 5.2.5 基于调制系数重采样的色散校正方法实验 |
| 5.2.6 基于硬件倍频器重采样的色散校正测距实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 论文创新性说明 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）基于单像素探测的激光跟踪技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 激光通信 |
| 1.2.2 激光制导 |
| 1.2.3 交会对接 |
| 1.3 探测器 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第2章 SiPM的探测特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光电探测器件 |
| 2.2.1 PMT |
| 2.2.2 APD |
| 2.2.3 SiPM |
| 2.3 SiPM结构特点 |
| 2.4 SiPM探测原理 |
| 2.5 激光雷达方程 |
| 2.6 SiPM特性参数 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 扫描捕获原理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 扫描技术 |
| 3.3 扫描轨迹 |
| 3.3.1 光栅扫描 |
| 3.3.2 李萨如扫描 |
| 3.3.3 玫瑰扫描 |
| 3.3.4 螺旋扫描 |
| 3.4 激光束的扫描步长 |
| 3.5 捕获概率模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 扫描跟踪系统设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 扫描器件 |
| 4.2.1 振镜 |
| 4.2.2 微振镜 |
| 4.2.3 快反镜 |
| 4.3 系统方案设计 |
| 4.3.1 系统结构 |
| 4.3.2 光学发射系统 |
| 4.3.3 收发方案 |
| 4.3.4 采集卡 |
| 4.4 控制程序编写 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 实验结果 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统实物图 |
| 5.3 光束路径对比 |
| 5.4 扫描捕获实验 |
| 5.4.1 误差分析 |
| 5.5 三维成像 |
| 5.6 目标跟踪 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.1.1 主要完成的工作 |
| 6.2 论文创新性说明 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）单光子测距激光雷达接收系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.3 研究目标与内容 |
| 1.4 论文结构 |
| 2.单光子激光雷达接收系统设计方案分析 |
| 2.1 测距方式对比 |
| 2.1.1 激光连续波测距 |
| 2.1.2 脉冲波测距 |
| 2.2 单光子探测器选择 |
| 2.3 单光子激光雷达接收系统设计方案 |
| 2.4 SPAD器件原理 |
| 2.4.1 APD分类 |
| 2.4.2 APD等效模型 |
| 2.4.3 APD性能参数 |
| 2.5 SPAD淬灭原理 |
| 2.5.1 被动淬灭 |
| 2.5.2 主动淬灭 |
| 2.5.3 门控淬灭 |
| 2.6 本章小结 |
| 3.单光子激光雷达接收电路设计 |
| 3.1 SPAD外围电路要求 |
| 3.1.1 SPAD外围电路整体要求 |
| 3.1.2 APD选型和参数 |
| 3.1.3 升压电路设计要求 |
| 3.1.4 淬灭电路设计要求 |
| 3.1.5 温控模块设计要求 |
| 3.1.6 信号整形电路设计要求 |
| 3.1.7 电源设计要求 |
| 3.2 SPAD外围电路原理设计 |
| 3.2.1 升压电路设计 |
| 3.2.2 淬灭电路设计 |
| 3.2.3 温控模块设计 |
| 3.2.4 信号整形电路设计 |
| 3.2.5 电源设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.单光子激光雷达接收系统功能测试 |
| 4.1 升压电路硬件测试 |
| 4.2 温控模块硬件测试 |
| 4.3 淬灭电路硬件测试 |
| 4.4 电源测试 |
| 4.4.1 整流滤波电路仿真 |
| 4.4.2 大功率直流电源仿真 |
| 4.4.3 电源PCB硬件测试 |
| 4.5 整形电路测试 |
| 4.6 接收系统测距验证 |
| 4.6.1 接收系统软件设计 |
| 4.6.2 测距结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 5. 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）基于FMCW的高分辨率激光雷达测距技术研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 激光测距概况介绍 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 FMCW激光测距研究现状 |
| 1.3.2 FMCW信号处理算法研究现状 |
| 1.4 本文主要研究工作和研究目的 |
| 第二章 FMCW激光测距原理及系统设计 |
| 2.1 FMCW激光测距系统基本理论 |
| 2.1.1 FMCW测距原理 |
| 2.1.2 差频信号分析 |
| 2.1.3 外差相干探测理论 |
| 2.2 测距误差来源分析 |
| 2.2.1 测距精度的主要影响因素 |
| 2.2.2 栅栏效应与随机噪声 |
| 2.3 FMCW激光测距系统设计方案 |
| 2.3.1 系统总体结构 |
| 2.3.2 系统可行性实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 提高测距分辨率的算法研究 |
| 3.1 FFT算法原理 |
| 3.2 FFT频谱校正算法研究 |
| 3.2.1 FFT+FT算法 |
| 3.2.2 ZFFT算法 |
| 3.3 实时处理算法研究 |
| 3.3.1 SFFT基本原理 |
| 3.3.2 SFFT算法仿真与分析 |
| 3.4 信号处理综合算法 |
| 3.4.1 综合算法设计 |
| 3.4.2 综合算法性能分析 |
| 3.4.3 综合算法的FPGA实现 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 信号处理及FMCW激光测距实验 |
| 4.1 信号处理算法的FPGA实现 |
| 4.1.1 硬件电路设计 |
| 4.1.2 滤波放大单元 |
| 4.1.3 A/D转换单元 |
| 4.1.4 算法前端验证 |
| 4.2 FMCW测距实验系统 |
| 4.3 测距重复性及对比实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（6）基于ARM的机场引导车车载测距系统的设计与开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.3 现有体系的不足 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 车载测距系统总体方案分析和设计 |
| 2.1 需求分析 |
| 2.1.1 数据采集 |
| 2.1.2 数据传输 |
| 2.1.3 数据存储 |
| 2.1.4 数据显示 |
| 2.2 系统性能设计需求 |
| 2.3 整体架构 |
| 2.4 关键技术分析 |
| 2.4.1 激光测距技术在车载测距系统的应用 |
| 2.4.2 4G通信技术在车载测距系统的应用 |
| 2.4.3 嵌入式系统在车载测距系统的应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 车载测距系统硬件设计 |
| 3.1 硬件整体结构 |
| 3.2 硬件平台构建 |
| 3.3 功能模块设计 |
| 3.3.1 车载终端测距模块 |
| 3.3.2 车载终端通信模块 |
| 3.3.3 车载终端存储及交互模块 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 车载测距系统软件设计 |
| 4.1 嵌入式软件平台搭建 |
| 4.1.1 软件平台整体结构 |
| 4.1.2 软件平台开发环境构建 |
| 4.1.3 Android系统移植 |
| 4.2 功能模块软件设计 |
| 4.2.1 激光测距功能的软件设计 |
| 4.2.2 移动通信功能的软件设计 |
| 4.3 数据库与车载测距APP的软件设计 |
| 4.3.1 SQLite数据库的设计 |
| 4.3.2 车载测距系统APP的设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 车载信息交互平台测试 |
| 5.1 车载测距终端测试 |
| 5.2 激光测距功能测试及误差分析 |
| 5.2.1 晴朗天气激光测距性能测试 |
| 5.2.2 小雨天气下激光测距性能测试 |
| 5.2.3 薄雾天气下激光测距性能测试 |
| 5.2.4 激光测距动态稳定性测试 |
| 5.3 4G联网功能测试 |
| 5.4 车载测距系统APP功能实现 |
| 5.4.1 车载测距系统APP登录界面 |
| 5.4.2 航班信息查询及任务状态显示界面 |
| 5.4.3 任务执行及显示界面 |
| 5.5 系统测试结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
| 致谢 |
（7）激光雷达高精度多时复用测距技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.3 论文研究内容及结构安排 |
| 2 激光测距系统理论分析与设计 |
| 2.1 激光测距方法 |
| 2.1.1 相位法激光测距 |
| 2.1.2 脉冲法激光测距 |
| 2.1.3 激光测距方法的比较 |
| 2.2 激光测距系统总体方案设计 |
| 2.2.1 设计要求 |
| 2.2.2 激光测距系统结构设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 脉冲激光收发系统设计 |
| 3.1 激光发射系统 |
| 3.1.1 半导体激光器原理 |
| 3.1.2 窄脉冲发生电路 |
| 3.1.3 半导体激光器驱动电路设计 |
| 3.2 激光接收系统 |
| 3.2.1 光电探测器选型 |
| 3.2.2 反向偏置电路 |
| 3.2.3 前置放大电路 |
| 3.2.4 主放大电路 |
| 3.2.5 时刻鉴别电路设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 多时复用测距系统设计 |
| 4.1 多时复用测距原理 |
| 4.2 时间间隔测量方法 |
| 4.3 基于TDC-GP2时间测量模块 |
| 4.3.1 TDC-GP2工作原理 |
| 4.3.2 TDC-GP2硬电电路设计 |
| 4.3.3 TDC-GP2系统程序设计 |
| 4.3.4 测量结果和数据校准 |
| 4.4 主控模块设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 实验结果及误差分析 |
| 5.1 测距精度实验 |
| 5.1.1 测距精度实验平台 |
| 5.1.2 测距实验方法 |
| 5.1.3 测距精度实验结果 |
| 5.2 误差分析 |
| 5.2.1 系统误差 |
| 5.2.2 目标物体表面粗糙度的影响 |
| 5.3 脉冲激光测距系统误差校准 |
| 5.3.1 噪声误差校准 |
| 5.3.2 电路延迟误差校准 |
| 5.3.3 时间间隔测量误差校准 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（8）基于电光调制光学频率梳的精密测距技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 传统的激光测距技术及发展 |
| 1.3 光学频率梳的发展 |
| 1.3.1 基于锁模激光器的光频梳的发展 |
| 1.3.2 基于微谐振腔技术的光频梳的发展 |
| 1.3.3 基于电光调制技术的光频梳的发展 |
| 1.4 光学频率梳测距技术发展现状 |
| 1.4.1 基于时域特性的测距方法 |
| 1.4.2 基于频域特性的测距方法 |
| 1.5 光频梳测距问题梳理及本文主要研究内容 |
| 第二章 电光调制光频梳合成波长法绝对测距 |
| 2.1 电光调制光频梳的生成 |
| 2.2 多外差合成波长测距原理 |
| 2.2.1 合成波长测距原理 |
| 2.2.2 双光梳多外差合成波长测距原理 |
| 2.2.3 三光梳多外差合成波长测距原理 |
| 2.3 电光调制光频梳合成波长测距装置 |
| 2.4 基于希尔伯特鉴相的数据处理算法 |
| 2.5 实验结果及评价 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 电光调制光频梳光谱干涉法绝对测距 |
| 3.1 光学频率梳光谱干涉测距理论 |
| 3.1.1 光谱干涉测距原理 |
| 3.1.2 光谱干涉测距非模糊范围与测量精度分析 |
| 3.2 电光调制光频梳光谱干涉测距实验 |
| 3.2.1 电光调制频梳光源配置方案 |
| 3.2.2 测距光路结构 |
| 3.3 数据处理及优化算法 |
| 3.4 实验结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 电光调制光频梳仪器化设计及室外远距离测距实验 |
| 4.1 室外远距离测量技术问题分析 |
| 4.2 电光调制光频梳测距装置仪器化设计方案 |
| 4.2.1 远距离测距收发镜组设计 |
| 4.2.2 电光调制光梳合成波长法远距离实验装置 |
| 4.2.3 电光调制光频梳光谱干涉法远距离实验装置 |
| 4.3 电光调制光频梳室外远距离测距实验结果与分析 |
| 4.3.1 电光调制光频梳合成波长法室外远距离测距实验结果 |
| 4.3.2 电光调制光频梳光谱干涉法远距离测距实验结果 |
| 4.3.3 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 电光调制光频梳非合作表面测距实验 |
| 5.1 非合作表面测距问题分析 |
| 5.2 电光调制光频梳粗糙表面测距实验装置 |
| 5.2.1 粗糙表面测距预备实验 |
| 5.2.2 合成波长法非合作表面测距实验装置 |
| 5.2.3 光谱干涉法粗糙表面测距实验装置 |
| 5.3 电光调制光频梳非合作表面测距实验结果与分析 |
| 5.3.1 光与样块角度校准实验 |
| 5.3.2 合成波长法非合作表面测距实验结果 |
| 5.3.3 光谱干涉法非合作表面测距实验结果 |
| 5.3.4 实验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本论文创新点总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）伪随机码调制单光子激光雷达测距系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 论文研究目的 |
| 1.2 激光雷达简介 |
| 1.3 激光雷达测距国内外研究现状 |
| 1.4 论文内容安排 |
| 2.激光雷达测距系统原理 |
| 2.1 激光雷达方程及距离模型 |
| 2.1.1 基本方程与测距方程 |
| 2.1.2 作用距离模型 |
| 2.2 伪随机码测距原理 |
| 2.3 单光子探测分析 |
| 2.3.1 回波光子数计算方程 |
| 2.3.2 背景辐射光子数计算 |
| 2.3.3 回波光子数概率模型 |
| 2.3.4 单光子探测与虚警概率 |
| 2.4 PN码调制单光子测距原理 |
| 3.激光雷达测距系统仿真 |
| 3.1 系统参数影响仿真 |
| 3.2 伪随机码生成仿真 |
| 3.3 回波信号仿真 |
| 3.4 相关性及距离信息计算仿真 |
| 4.激光雷达测距系统硬件设计 |
| 4.1 硬件电路总体方案 |
| 4.2 电路原理以及参数分析 |
| 4.2.1 光电探测器选型与分析 |
| 4.2.2 偏置电压影响分析 |
| 4.2.3 温控电路原理分析 |
| 4.2.4 淬灭电路原理分析 |
| 4.3 偏置电压电路设计 |
| 4.4 温控电路设计 |
| 4.5 淬灭电路设计 |
| 5.激光雷达测距系统软件设计 |
| 5.1 激光雷达测距系统软件结构 |
| 5.2 伪随机码生成模块设计 |
| 5.3 SFP光模块设计 |
| 5.4 相关性计算模块设计 |
| 5.5 串口模块设计 |
| 5.6 原理样机测试 |
| 6.总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（10）激光远距离探测的若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 激光三维成像技术的国内外研究现状 |
| 1.2.1 探测用激光光源的国内外研究现状 |
| 1.2.2 激光三维成像体制的国内外研究现状 |
| 1.3 激光三维成像技术在各领域中的应用 |
| 1.3.1 激光三维成像技术在军事科研领域中的应用 |
| 1.3.2 激光三维成像技术在民用科技领域中的应用 |
| 1.4 本文的主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 探测用双波长激光光源设计与性能分析 |
| 2.1 最优化双晶体激光器设计及其输出特性分析 |
| 2.1.1 Nd:YAG与Nd:YVO4晶体特性分析 |
| 2.1.2 双晶体激光器最优化设计 |
| 2.1.3 双晶体激光器输出特性分析 |
| 2.2 1064nm脉冲激光器设计及其输出特性分析 |
| 2.2.1 1064nm脉冲激光器设计 |
| 2.2.2 输出功率特性分析 |
| 2.2.3 光束质量特性分析 |
| 2.2.4 脉冲宽度特性分析 |
| 2.2.5 输出功率稳定性分析 |
| 2.2.6 输出光偏振特性分析 |
| 2.3 532nm脉冲激光器设计及其输出特性分析 |
| 2.3.1 532nm脉冲激光器设计 |
| 2.3.2 输出功率特性分析 |
| 2.3.3 光束质量特性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高功率固体激光器光束质量的影响因素研究 |
| 3.1 谐振腔镜面质量对激光器极限光束质量的影响 |
| 3.1.1 光场运动方程的矩阵表示 |
| 3.1.2 光场自变换矩阵的微扰形式 |
| 3.1.3 极限光束质量的计算方法 |
| 3.1.4 计算结果与分析 |
| 3.2 多子光束相干发射系统 |
| 3.2.1 多子光束相干发射模型 |
| 3.2.2 空间结构光分布特性 |
| 3.2.3 相干发射系统的抖动与控制 |
| 3.2.4 基于多子光束干涉的时空域融合制导应用 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于脉冲切片的脉冲激光三维成像技术 |
| 4.1 脉冲切片激光三维成像技术的基本原理 |
| 4.2 脉冲切片激光三维成像曝光过程分析 |
| 4.3 脉冲切片激光三维成像噪声处理方法 |
| 4.3.1 基本噪声处理方案 |
| 4.3.2 激光脉冲波形随机噪声的深入分析 |
| 4.4 三维成像实验 |
| 4.4.1 实验设计 |
| 4.4.2 实验结果 |
| 4.5 基于全光场脉冲宽度测量的优化实验 |
| 4.5.1 全光场脉冲宽度测量方法 |
| 4.5.2 优化实验结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 谐振腔模式竞争对激光三维成像高频噪声的影响研究 |
| 5.1 谐振腔模式竞争对激光脉冲高频噪声的影响 |
| 5.1.1 多纵模分布对激光脉冲高频噪声的影响 |
| 5.1.2 多横模分布对激光脉冲高频噪声的影响 |
| 5.2 脉冲波形高频降噪实验 |
| 5.2.1 实验装置设计 |
| 5.2.2 脉冲波形高频噪声分析 |
| 5.2.3 脉冲波形降噪结果 |
| 5.3 三维重建高频降噪结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于脉冲切片的激光三维成像样机的系统测试 |
| 6.1 样机的基本结构 |
| 6.2 三维成像实验样机技术指标的测试方法及测试结果 |
| 6.2.1 距离分辨率的测试 |
| 6.2.2 成像景深的测试 |
| 6.2.3 视场角的测试 |
| 6.2.4 最小距离分辨率的测试 |
| 6.3 雾霾环境下实验样机的测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文的主要研究结果 |
| 7.1.1 基于Nd:YAG/Nd:YVO_4双晶体的探测用双波长脉冲激光器设计 |
| 7.1.2 谐振腔镜面质量对高功率激光器极限光束质量的影响研究 |
| 7.1.3 基于多子光束干涉的空间结构光发射方法 |
| 7.1.4 基于脉冲切片的脉冲激光三维成像体制研究 |
| 7.1.5 谐振腔模式竞争对激光三维成像高频噪声的影响研究 |
| 7.1.6 基于脉冲切片的激光三维成像实验样机的系统测试 |
| 7.2 论文的主要创新点 |
| 7.3 论文存在的不足及对今后工作的展望 |
| 7.3.1 论文存在的不足之处 |
| 7.3.2 需要进一步研究的问题 |
| 7.3.3 激光三维成像系统的应用前景 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、非合作目标相位式激光测距接收光功率的模型建立（论文参考文献）
- [1]基于双边带调制的脉冲压缩相干激光雷达技术研究[D]. 杨静. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021(08)
- [2]基于光频调制的高精度激光雷达测距技术研究[D]. 姜朔. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021(08)
- [3]基于单像素探测的激光跟踪技术研究[D]. 张群. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021(08)
- [4]单光子测距激光雷达接收系统设计[D]. 赵越. 中北大学, 2021(09)
- [5]基于FMCW的高分辨率激光雷达测距技术研究与实现[D]. 聊冉. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]基于ARM的机场引导车车载测距系统的设计与开发[D]. 郭俊珲. 哈尔滨理工大学, 2021(09)
- [7]激光雷达高精度多时复用测距技术研究[D]. 吴江. 西安工业大学, 2020(06)
- [8]基于电光调制光学频率梳的精密测距技术研究[D]. 赵显宇. 天津大学, 2020
- [9]伪随机码调制单光子激光雷达测距系统研究[D]. 任福汉. 中北大学, 2020(10)
- [10]激光远距离探测的若干关键技术研究[D]. 吴梦瑶. 西安电子科技大学, 2020(05)