無掃描測距成像激光雷達(dá)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、激光雷達(dá)使用激光作為光源，激光光源具有很多普通光源沒有的優(yōu)良特性。激光的單色性可以其具有高度的相干性，將此光源運用在激光雷達(dá)系統(tǒng)中將得到極高的空間分辨率，并且能防止其他噪聲對系統(tǒng)的干擾。激光的高亮度可以讓激光雷達(dá)的探測距離范圍擴(kuò)大。用它來探測飛行物能獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。因此，激光雷達(dá)在軍事、工商、遙感、測距等很多方面有重要應(yīng)用前景。尤其是三維無掃描激光雷達(dá)不使用機(jī)械式掃描結(jié)構(gòu)，使得成像速度大幅提高，這是激光雷達(dá)最新發(fā)展方向。本文的主要工作是

2、在無掃描三維激光雷達(dá)體制下，建立激光雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)中最核心的新的測距模型，并對測距的信號處理方式進(jìn)行深入研究。
　　本文首先介紹了三維激光雷達(dá)基本原理，然后從激光雷達(dá)理論出發(fā)對幾種光源調(diào)制方式進(jìn)行討論、分析了大氣傳輸特性以及各個分系統(tǒng)對成像的影響，還有各種不同的測距理論及其長處和不足。
　　一般的，在閱讀大量的文獻(xiàn)基礎(chǔ)上提出了一種新的基于相位法的載波調(diào)制方式，這就是半方波-方波相位相關(guān)法。先探討了此種三維激光雷達(dá)的基本原理并導(dǎo)

3、出公式距離方程等，接著用Simulink工具做仿真來驗證上述推導(dǎo)。仿真結(jié)果說明半方波-方波相位相關(guān)法的modulation depth上升至1.2。根據(jù)已有的空間分辨率分析知測距精度也得到了有效地改善。
　　測距精度和測距范圍往往是一對矛盾，為了解決這一問題，基于上述調(diào)制法采用雙頻率調(diào)制的方法結(jié)合的方式來實現(xiàn)相位測距，激光雷達(dá)系統(tǒng)中相位測量部分大多使用差頻數(shù)字測相，它的好處是穩(wěn)定性好電路復(fù)雜度低測距精度高但是測距幀頻慢。為了改善空