增益调制型无扫描成像激光雷达的原理与实验研究

摘要

无扫描成像激光雷达是现在激光雷达的发展趋势之一。本论文分析了目前无扫描激光成像雷达几种主要的体制，在此基础上，提出了增益调制型无扫描成像激光雷达的体制。该体制利用增益调制的方法，通过两次成像，消除强度信息，提出距离信息，从而得到距离像。增益调制型成像激光雷达体制，具有成像速度快、作用距离远、动态失真小的特点。
　　本论文首先进行了增益调制型无扫描成像激光雷达方案可行性的验证实验。由于ICCD器件的成本较高，本论文设计了用光电倍增管进行增益调制的原理验证性实验。实验结果表明，PMT在分级电压100kHz线形单调递增调制，即调制斜率为3×106V/s的情况下，其输出增益也单调递增的，两者变化的关系约为2倍每百伏。
　　在分析解决ICCD增益调制系统关键技术的基础上，用ICCD搭建了增益调制型成像实验系统，并利用这个系统进行了递进工作模式的成像实验。首先对室内35m至45m距离内，间距为2m的一组模拟目标进行实验，数据处理后得到的目标距离像，边缘清晰、层次分明，与模拟目标基本符合。又进行了距地面30m高度的外场目标的成像实验，目标的水平距离为30m至70m。数据处理后得出目标的距离像，目标的细节信息在距离像中有很好的体现，肉眼可以识别。
　　实验结果表明，增益调制型激光雷达成像实验系统在作用距离100m范围内，距离分辨率达到2m，工作状况良好，满足设计要求。

目录

增益调制型无扫描成像激光雷达 的原理与实验研究

THORETICAL AND EXPERIMENTAL RESEARCH ON GAIN MODULATING SCANNERLESS IMAGING LADAR

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 AM/CW激光雷达的发展现状

1.3 激光雷达的应用

1.4 本文主要研究内容

第2章 增益调制型成像激光雷达基本原理

2.1 引言

2.2 增益调制型成像激光雷达原理

2.3 增益调制型成像激光雷达的信噪比

2.4 增益调制型成像激光雷达的距离精度

2.5 本章小结

第3章 增益调制原理验证实验

3.1 引言

3.2 增益调制原理验证的实验方案

3.3 PMT增益调制原理实验

3.4 本章小结

第4章 增益调制型激光雷达成像实验

4.1 引言

4.2 增益调制成像实验系统

4.3 增益调制成像实验的目标

4.4 成像实验结果及数据处理

4.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢