基于误差补偿的光源调频非线性校正研究

由于FMCW光源非线性频率调制的影响,其差频信号的频谱会出现展宽,降低频谱分辨率,因此光源非线性校正是该体制激光雷达精确测距的前提。为了避免现有非线性校正技术系统结构复杂,测量成本高的缺陷,本文提出了基于误差补偿的FMCW光源非线性校正法。该方法通过输出信号与线性回归数据之间的误差,构建与输出信号频率变化趋势相反的校正数据作为激光器的调制信号源。经过若干次循环补偿,逐步将输出信号频率与线性回归数据之间的决定系数提高到0.9995以上。最终通过距离测量实验,验证了该方法的有效性和可行性。

光学相控阵性能参数仿真分析与实验研究

详细介绍了一维光学相控阵的扫描特性,仿真分析了各参数之间的理论关系。通过各参数与波长之间的关系研究,可知波长调制实现纵向角度控制不会明显改变光学相控阵参数变化,论证在波导上刻蚀光栅,利用光栅的衍射特性可实现二维光学相控阵光束扫描。通过实验,实现了一种256通道光栅二维光学相控阵系统,验证了探测距离大于50 m,测距精度优于5 cm,光束发散角小于0.25°,在1515~1595 nm波长范围内,可实现41.2°×11.9°的二维扫描范围。这些理论分析和实验研究为该领域的科研工作者提供理论指导和技术支持,具有重要的应用价值。

基于体素的激光雷达与组合导航联合标定方法

针对激光雷达和组合导航系统之间的联合标定问题,设计了一种基于高精度地面控制点的标定方法。首先在地面建立若干控制点,构建成一个高精度的标定控制场,采用激光雷达以单点指向的方式采集并记录标定数据,通过坐标转换模型解算出粗标定结果,然后以车载动态方式获取建筑物点云数据,将粗标定结果作为初值,依据体素最小原则对粗标定结果进行选代优化,最终得到精标定结果。车载试验结果表明经过粗一精标定后,标定精度能够从30cm提升到10cm左右。

车载三维激光测绘雷达

目前,三维激光雷达技术在测绘领域得到了广泛应用,文章依托车载技术,详细分析和探讨了车载三维激光测绘雷达系统及其关键技术。

扫描成像跟踪激光雷达

设计了一种基于激光图像跟踪的激光雷达系统来实现目标的跟踪测量。该系统通过激光光束二维扫描,形成包含距离和角度信息的三维图像,由测量视场内运动目标的几何中心与视场中心的角度偏差获得脱靶量,利用脱靶量驱动伺服机构使目标几何中心处于雷达扫描视场中心,从而实现目标的实时跟踪,并输出目标距离和角度信息。实测结果表明:采用设计的激光雷达系统对距离900 m的目标进行测量,测距精度优于0.25 m,角跟踪精度优于0.07°,角跟踪能力优于1.2(°)/s,实现了快速捕获目标、高精度跟踪测量和系统小型化等既定目标。

主被动光学图像融合技术研究

本文应用扫描式激光成像雷达获取试验数据并实现对激光数据的三维成像处理,给出了基于目标特征的激光雷达图像与被动光学图像的数据融合方法,实现了激光图像和光学图像间的三维融合。试验结果表明,本文所提出的基于目标特征的两种不同质图像间的融合方法是可行的,融合后的图像具有丰富的光谱信息和三维立体信息。

车载激光测绘技术

三维激光测绘技术广泛应用于工程建设与物体三维测量等相关领域,具有高效率、高精度的独特优势。首先描述了车载激光测绘技术的应用方向,研究了国外技术发展现状,结合国外相似技术的研究成果,提出了利用三维激光扫描技术和定位定姿技术实现道路测绘的技术途径,阐述了工作过程及测量原理,给出了系统基本构成,并分析了关键技术及解决途径,在工程样机的基础上提出了具体的试验方法,结合样机的测试试验情况给出了试验结果。最后对试验结果进行了误差分析。结果表明:采用车载激光测绘技术可以得到高精度的物体三维信息,能够满足道路测绘需要。

车载激光测绘系统的标定

介绍了车载激光测绘系统的组成和工作原理。对系统中的激光扫描仪增设了可见光源作为标校参考光,以便有效地确定激光测量中心和扫描方向,并直接测量部分标校参数。根据其特点,设计了基于可见参考光的标校方案。进行了静态标校试验和激光测绘系统动态精度测量试验,试验得到标定误差为0.028 1 m,系统平面定位误差为0.288 m。通过系统精度试验分析,进一步验证了标定方案的正确性和有效性。

基于USB2．0的高速多路数据采集系统设计

介绍一种基于USB2．0的高速数据采集系统，文中阐述了实现该系统的方案、核心部件USB通信接口控制芯片CY7C68013控制方法和软件设计，以及与控制计算机的连接和实现数据采集的技术方法，最后给出该系统在工程中的应用。

天基激光通信与测距一体化技术研究

在微波波段实现了对卫星的通信和测控一体化技术，为了适应未来天基信息网络建设的需要，提出了一种高速激光数据传输与高精度激光测距一体化技术即激光统一系统。在激光通信的基础上，采用周期性伪码测距技术实现两颗卫星之间的距离测量。本文介绍了激光统一系统的系统组成，并分析存在的关键技术。研制了地面激光统一系统原理样机，通信速率达到了2．5Gbps，测距精度达到了2cm，并对未来激光统一系统的发展提出建议。

基于电流调制的高重频激光器技术研究

根据应用需求,调研了基于电流调制的高重频激光器技术研究现状,开展了高速大电流脉冲激光驱动、高重频大负载波形发生控制和高重频半导体激光调制的理论设计及实验研究,实现单模块905 nm激光器峰值功率32.2 W、重频频率22.4 MHz、脉宽~11.1 ns激光输出。

激光雷达扫描信号的设计与实现

介绍了激光雷达扫描器的基本功能，分析了扫描器系统的基本组成，详细阐述了扫描器扫描图样与图像处理所需各种时基信号的产生方法，并对各种方法进行了比较。

机载激光雷达动态图像的姿态修正

机载激光雷达是为飞行员提供的前视系统,目的是满足直升机环境适应性。由于激光雷达的发射和接收装置加装于直升机前机身的下方,直升机飞行过程中的转弯、拉起、俯冲等动作会引起激光雷达图像的姿态变化,同时产生图形的变形。因此,显示的图像不利于飞行员短时间内对前方危险障碍物做出反应。通过分析激光雷达成像的特点,考虑形成图像的每个像素的角度信息,严格按照角度和像素的关系对图像做伸缩、旋转等变化,最终可以解决图像失真问题。