基于达曼光栅的点阵照明成像激光雷达系统的研究

摘要

激光雷达是激光探测及测距系统的简称，其技术在各个方面迅速发展。激光成像雷达，又被称作面阵激光成像雷达，是近年来空间探测研究领域的新热点。其突破了单点探测、扫描成像的限制，具有直接、快捷、准确的特点，成为激光雷达研究的先进方向。而点阵照明系统则在面阵激光雷达的基础上，进一步实现了精确高效的测距，并且使激光雷达系统朝着小型化、低功耗的方向发展。
　　 本文首先介绍了激光雷达的发展历程和国内外研究现状，详细阐述了面阵激光雷达的测距优势。然后针对双通道测距系统，由增益距离调制原理的线性—恒定模型引申出线性—线性模型并比较分析了两者测距性能。
　　 从基本光栅出发，引入了达曼光栅的性能分析，并详细分析了达曼光栅在激光雷达中的应用，从而实现了点阵照明系统在激光雷达中的应用。
　　 对双通道激光雷达的测距精度进行了详细分析，并以其分析结果来进一步比较激光雷达面阵照明系统和点阵照明系统的性能。
　　 以点扩散函数作为分析的基础，通过对光学传递函数在激光雷达中的应用，提出了专用于激光雷达系统性能评价的三维传递函数。对三维传递函数在激光雷达中的具体应用进行了原理性的分析，并作了大量关于点阵照明成像激光雷达的仿真和实验论证。
　　 论文最后对目前工作进行了总结并对今后的研究提出建议。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 激光雷达研究现状

1．3 本论文的主要研究内容

2 双通道激光雷达成像原理及实现

2．1 双通道激光雷达原理

2．1．1 单线性双通道激光雷达原理

2．1．2 双线性双通道激光雷达原理

2．2 双通道激光雷达的实现及系统组成

2．3 本章小结

3 达曼光栅的原理及应用

3．1 光栅的原理

3．2 达曼光栅的原理

3．3 达曼光栅在激光雷达中的应用

3．4 本章小结

4 面阵照明系统与点阵照明系统的分析比较

4．1 双通道激光雷达测距精度分析

4．2 面阵照明系统的结构性能分析

4．3 点阵照明系统的结构性能分析

4．4 本章小结

5 三维传递函数的原理及分析

5．1 点扩散函数

5．2 光学传递函数

5．3 三维传递函数原理

5．4 三维传递函数应用分析及仿真

5．5 点阵照明系统的三维传递函数相关实验论证

5．6 本章小结

总结与展望

参考文献

作者简介