FM/CW激光雷达高功率发射源及距离提取研究

摘要

FM/CW激光雷达问世于1995年,近年来已发展为一种低成本、小型化、无扫描成像激光雷达,在商业领域和军事领域均具有较大的应用潜力。FM/CW激光雷达包括发射机和接收机两大部分。在发射机部分,如何实现高功率调制激光发射是其中一项关键技术。在接收机部分,对目标进行距离提取是另一项关键技术。本文正是基于上述两项关键技术,在发射机部分,搭建了15W高功率发射源系统,并进行了实验研究;在接收机部分,对目标距离提取进行了仿真研究。
　　在高功率发射源部分,本文采用了“种子光”+光放大方案,即先获得一个低功率调制激光输出,再使用光纤放大器对其进行功率放大,以获得15W的高功率输出。为实现系统小型化并提高其抗干扰能力,使用模块化半导体激光器(EM650)作为光源,搭建了相应的“种子光”调制系统和高功率发射源系统。与非模块化半导体激光器(CQF935/5624)作为光源的相应系统进行了实验对比研究。进行了大量的静态和动态调制实验,通过对比调制信号和解调信号的时域和频域信息,评价了系统的调制性能。对高功率发射源系统的调制深度进行了测试,并对系统调制畸变进行了测试和讨论。
　　在目标距离提取仿真研究部分,根据国外资料中的FM/CW激光雷达简化噪声模型,使用快速傅里叶变换对目标进行了距离提取仿真研究。研究了噪声对距离提取结果的影响。分别使用四种滤波算法对噪声进行抑制,评价了各种算法的噪声抑制性能。

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第1章 绪论

1.1 课题的来源及研究目的和意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 论文主要研究内容

第2章 FM/CW激光雷达原理简介

2.1 FM/CW激光雷达结构及其测距原理简介

2.2 铌酸锂电光调制原理[25]

2.3 M-Z强度调制器透过率表达式[29,30]

2.4 本章小结

第3章 FM/CW激光雷达高功率发射源实验研究

3.1 高功率发射源系统方案

3.2 低功率“种子光”调制系统实验研究

3.3 15W高功率发射源系统实验研究

3.4 调制深度实验结果分析

3.5 调制畸变实验结果分析

3.6 小结

第4章 FM/CW激光雷达距离提取仿真研究

4.1 FM/CW激光雷达噪声模型

4.2 噪声抑制方法数学基础

4.3 点目标距离提取仿真研究

4.4 面阵目标距离提取仿真研究

4.5 距离像噪声抑制仿真研究

4.6 小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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