非同轴激光雷达重叠因子的自校正系统设计

受振动,温度,预紧力变化等外部环境因素影响,激光雷达系统的激光发射光轴和望远镜接收光轴会发生变化,导致激光雷达系统的重叠因子发生变化,进而影响激光雷达系统的远场探测精度与探测稳定性。针对非同轴激光雷达提出开展重叠因子自校正的软硬件系统设计,采用二相电机驱动,具有自锁功能的蜗轮蜗杆发射光轴较正平台设计并搭建了激光发射光轴倾角调节系统,并以激光回波信号强度为校正判据寻找非同轴激光雷达系统收发光轴的最佳匹配位置。自校正过程采用粗扫描和细扫描相结合的方式,以实现校正精度和校正效率的综合考量,其中粗扫描采用环形扫时序,可在961 s内将激光发射光轴锁定在0.4 mrad×0.4 mrad倾角范围内;细扫描采用S形时序,可在441 s内实现激光发射光轴0.02 mrad的倾角调节精度。自校正前后的大气回波距离平方修正信号表明,设计的自校正系统能够实现非同轴激光雷达系统重叠因子的有效校正,并提升系统探测性能,为全天时,无人值守的激光雷达大气探测提供支持。

星载激光雷达光路自动调整技术研究进展

大气探测激光雷达系统接收与发射光轴的空间平行与否直接影响探测数据的有效性,高精度光路自动调整系统是星载激光雷达实现可靠探测的保障条件之一.基于国际上现有的星载大气探测激光雷达,总结光路调整系统的研究现状、基本原理和常用方法,并从硬件结构和软件算法两方面对常用的回波信号强度法和光斑调整法进行了对比.回波信号强度法结构简单,但调整过程受大气和地表环境影响明显;光斑调整法可实现1μrad的高精度调整,但光路复杂、成本相对更高.总体而言,光路自动调整技术涉及多个学科和领域,结合各个学科的优势,设计出结构简单、高精度低成本的光路调整系统,是未来的发展方向.

融合光散射信息的三维激光成像系统设计

针对传统激光成像系统激光功率较低且成像速度较慢的问题,设计出一种基于融合光散射信息的三维激光成像系统。实时测量融合光散射信息,获得十分稳定且高强度的散射光。建立接收光学系统,根据电光晶体偏振调制的原理调节回波信号强度,得到测距面与三维成像激光距离的标准差。利用方波调制法使激光源发射均匀的脉冲序列。通过获取到环境光的曝光图像,合理控制三维激光强度,使曝光图像灰度动态大范围分布,最后获得高精度的三维激光成像。以坭兴陶的三维激光成像实验为例,结果表明:该系统激光功率较高,成像误差小,具有过程简单、可靠性高等优点。