主动成像系统距离选通实验方案设计

光电雷达-距离选通技术

距离选通激光雷达技术 摘要：成像激光雷达无论在军用领域还是民用领域日益得到广泛的应用。其中，激光距离选通成像技术经过数十年的发展，在军事侦察、搜救、监视、水下探测等方面获得重要的应用。本文介绍了距离选通激光雷达的工作原理，对距离选通激光雷达设计中的关健技术进行分析，给出了几种具备代表性的元件及其指标。 关键词：激光雷达;同步控制;距离选通;主动成像 引言 1960 年世界上第一台激光器诞生以来，激光雷达便以其独特的优势成为雷达研究领域的热门项目，其中无扫描成像是激光雷达发展趋势之一[1]。 一般的成像激光雷达在对水中的目标进行成像探测时，或者陆地探测而大气中含有较多的雨、雾或烟等悬浮颗粒时，就会产生很强的前向和后向散射，又或者在海上、雪地或者白天等环境中探测时，会产生很强的背景光辐射，这些情况都会对成像质量造成严重影响。为了使激光雷达能在上述情况中也能够很好的工作，人们发明了距离选通技术，并且逐步成为人们研究的热点[2]。 距离选通激光雷达能很好的消除背景光及散射的影响，在上述复杂环境中获得目标的 2D强度像，并且经过进一步的数据处理还可以从多幅的 2D像中获得关于距离的 3D距离像[3]。距离选通激光成像激光雷达系统属于主动成像，它不仅可以克服被动成像的一些缺点，比如能够获得更高的成像分辨率，不受环境的背景光的影响等；而且同时它也可以弥补主动成像的一些不足，降低大气散射、湍流等对激光脉冲的前行波和回波的影响，使其在水底目标成像和矿产探测，远距离军事目标识别和跟踪方面都可以有很广泛应用[4]。 1 成像激光雷达 近年来人们对成像激光雷达的研究越来越关注，并且成像激光雷达有着取代传统微波雷达的趋势[5]。这是因为激光成像雷达有着微波雷达无法比拟的优

三维激光成像

激光测距系统是复合光电系统的一个重要单元，将激光测距技术与摄影测量技术相结合，实现三维激光成像，对提高目标识别准确性和观测能力有重要意义。请尽快确定课题完成方式，完善相关技术路线，开展课题调研论证工作。80 三维激光成像 根据有无照明光源，成像系统可以分为主动成像系统和被动成像系统两种。被动成像系统最大的特点就是本身不带光源，依赖于环境或目标的发光，容易受到环境光源的影响。主动成像系统采用一个人造光学辐射源(一般为激光器)和接收器，其接收器用于收集和探测目标景物直接或反射的部分光辐射，具有成像清晰、对比度高，不受坏境光源的影响等优点。 激光由于它有亮度高、单色性和方向性好三个方面的优点，是人们早就渴望得到的理想的测距光源，因此在它出现后不到一年的时间就被用于测距。激光测距系统是复合光电系统的一个重要单元，它虽然经过了多代的更新和变化，且型号繁多，诸如激光测月系统、火炮激光测距系统、测地激光测距系统、测距光雷达等系统，但无论怎么变，其基本原理和技术还是大同小异。 一．激光测距分类 随着激光测距的广泛应用和不断发展，测距系统的种类也愈来愈多样化。按照激光测距的原理区分，大体有如下三类。 1.脉冲测距法 在测距点向被测目标发射一束短而强的激光脉冲，光脉冲发射到目标上后其中一小部分激光反射到测距点被光功能接受器所接收。假定光脉冲在发射点与目标间来回一次所经历的时间间隔为t ，那么被测目标的距离R 为: 2ct R = (1) 式中，c 为光速。 当认为光速一定时(不考虑大气中光速的微小变化)，测距精度 2t c R ?=? (2) 2.相位测距法 相位法是通过测量单色连续激光的调制波在待测距离上往返传播所发生的相位变化，间接测量时间t 2D 。来计算距离D )2/)(2/()2/(2f c t c D D πΦ== (3) 式中:c 为光速在空气中传播的速度，Ф为调制光信号经过被测距离D 而产生的相位移，f 为信号的调制频率。