基于激光测距的三维激光雷达成像系统设计

为了通过激光测距获取目标的三维图像,本文研究了三维激光雷达的基本工作原理、器件选型与集成测试,并讨论了不同测试条件对测试结果的影响。通过激光扫描识别整个测试区域中的目标,然后再根据激光光源到目标的距离信息实现目标三维结构的复现与重建。讨论与分析了该系统所需要的器件类型与参数,最终确定了系统中各模块的型号参数与特性。实验测试了不同位置的光强,结果显示,不同强度及位置对应的激光能量可以用于表示目标的三维位置坐标,验证了系统的可行性。

基于海事VTS的智能航标船舶干预系统在500kV海南联网工程的应用

琼州海峡海床复杂,电缆采用抛石堆埋等方式敷设于海床。作为我国重要的船舶通行航道,存在船舶抛锚搁浅割裂海缆的风险。为了提前干预海缆保护区,本研究利用航标建立智能船舶干预平台,并建立“海事监控+智能海缆应急支持与决策系统”。基于5G基站平台,本研究打造了多光谱油膜智能识别船舶搁浅干预风险库和激光雷达海上船舶警示干预体系,以实现快速识别预警并建立实时船舶风险干预的战略目标。这将有助于进一步避免海缆外力破坏风险,提升海缆船舶应急处置能力。

基于DEM与可见光图像的机载激光成像雷达强度像仿真

激光成像雷达由于能获取目标的距离信息,因而在飞行器制导、避障、机器人导航等方面有广泛的应用前景。这里的研究目的是根据激光成像雷达成像原理进行雷达反射强度像的仿真。在仿真过程中,首先讨论激光成像雷达的强度成像方程,然后分析机载激光成像雷达的扫描成像模型。由机载激光成像雷达扫描成像模型与数字高程模型(DEM)获取成像几何关系,由与高程图配准好的可见光图像来获取目标地物的反射特性,从而获得仿真的激光雷达反射强度像;由于激光在大气中传输时不可避免地要损失,在仿真计算中考虑到激光在大气中传输时大气对激光的消光系数,因而使仿真更加逼近客观实际成像结果。从仿真的反射强度图像看,结果很理想。仿真的强度图像成功地用于激光成像雷达强度像与可见光图像的匹配导航中。 收稿日期:2003 02 19;修回日期:2004 04 13基金项目:航天支撑技术项目(41701160303)作者简介:于秋则(1974 ),男,湖南永州人,博士,主要从事图像处理与模式识别及图像匹配导航的研究。

CO_2激光抽运太赫兹成像研究新进展

为了研究基于CO_2激光抽运的远红外激光源的太赫兹2维成像方法的各自特点和今后的发展方向,在介绍CO_2激光抽运的远红外激光源的基本工作原理及美、英两国典型产品SIFlR-50FPL和FIRL100激光器的基础上,重点介绍了国内外近几年的主要成像研究成果,并对其成像特性进行了简要评述。最后总结出CO_2激光抽运太赫兹成像研究的发展趋势是大力发展能远距离成3维像的太赫兹雷达、能实时成像的焦平面探测及实时图像处理和目标自动识别系统。

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。

大幅宽激光合成孔径雷达成像技术研究

激光合成孔径雷达(SAL)结合了光相干探测技术和合成孔径成像技术,其微弱信号检测能力达到光子量级、成像分辨率可以突破望远镜衍射孔径极限,可以获得高分辨率图像而不受探测距离影响。针对SAL系统在成像幅宽方面的技术短板,在介绍激光合成孔径雷达与扫描成像激光雷达(Li DAR)各自发展阶段和技术特点的基础上,该文提出合成孔径技术与激光扫描技术相结合,在实现高分辨率成像同时突破SAL技术的成像幅宽限制。通过对扫描模式下SAL信号模型分析、机载SAL外场飞行成像实验和地面目标合成孔径成图计算,该文展示了SAL在远程、高分辨率和扫描成像中的应用潜力,提出了弥补现有SAL技术在成像幅宽和作业效率方面的缺憾的方法,为SAL系统在大幅宽、高分辨率对地观测以及空天弱目标ISAL成像提供了科学技术手段。

激光成像雷达扫描性能的检测精度

为实现对激光成像雷达扫描系统性能的高精度检测,完成了激光束扫描性能检测设备的研制。对该设备的检测精度进行了分析,着重研究了提高设备检测精度的方法,根据检测设备的检测原理和使用特点,提出了在数据处理环节校正光学系统畸变和利用二次成像法精确测量光学系统焦距的方法,使检测设备对扫描角的检测精度提高一个量级,实验及分析结果表明:采用上述改善精度方法后,该设备对扫描角的检测精度可以达到1.2mrad。改进的设备可以对扫描成像激光雷达的扫描系统性能作高精度的检测。

二元光学技术在激光成像雷达扫描器上的应用

激光扫描技术是在巡航导弹制导中应用的CO2 激光成像雷达的关键技术之一。研制了圆盘型反射式位相计算全息光栅扫描器 ,扫描角度范围为 10°× 2°,分辨率为 64点 /行 ,衍射效率为 2 7.6%。结合CO2 激光成像雷达的特点及目前对二元光学技术理论和加工工艺的研究 ,提出 :目前的二元光学技术 ,特别是多重掩模蚀刻工艺的发展 。

盖革模式APD阵列激光雷达的三维成像仿真

基于盖革模式APD阵列激光雷达是一种非扫描三维成像激光雷达,为研究系统的三维成像效果,对该系统的三维图像进行仿真。首先应用光线追踪法构建三维场景;并对APD像元的探测概率和累积概率进行仿真,在此基础上给出对探测距离仿真的方法,得到激光雷达探测的距离像;最后通过坐标变换将距离像转化为三维图像,实现了三维场景重建。仿真结果表明,该方法能较好地仿真出激光雷达获得的场景三维图像,并可以为APD阵列激光雷达的研究提供仿真试验数据。

三维成像激光雷达线阵探测模式分析

以三维成像激光雷达对地面车辆目标探测为应用背景,采用线阵光电探测器并行接收的新体制来提高对目标成像的速度和实时性。按照对目标照射的激光辐射形式,总结出两种线阵探测模式:一种是激光多束发射模式,另一种是激光泛光发射模式。对这两种模式的机理、实现方式及优缺点进行了分析,并分别建立了两种模式下的激光雷达探测方程。采用信噪比和测距精度来分析两种模式的探测和测距性能。分别推导出了两种模式下信噪比与距离,发射功率与距离的关系表达式并进行了仿真。仿真结果表明,在相同距离和发射功率下,激光多束发射模式的回波信噪比更高;在相同距离和测距精度下,激光泛光发射模式需采用更高的发射功率。

环视SAR成像处理中的几何失真校正算法

环视合成孔径雷达(SAR)图像用于导弹精确末制导中的景象匹配处理,需要满足几何精度的要求。校正由雷达平台不规则运动和天线圆周扫描导致的图像几何失真,是环视SAR成像处理中的关键步骤。文中在利用线性距离多普勒算法生成子图像的前提下,提出了一种基于像源与像点映射关系的距离多普勒域图像几何失真校正算法。该算法无需复杂的坐标系转换计算,实现了360°范围内任意波束指向上SAR子图像几何失真校正。地面点目标仿真和实测数据成像结果证明了该算法的有效性。

用于对空探测的激光成像雷达设计

本文提出了线阵扫描式激光成像雷达的组成方案,对激光发射、成像接收、分析处理等各个分系统的设计方法进行了详细探讨。以此为依据并且充分考虑了各种参数之间的相互关系,设计出一个原型系统。该系统采用32维APD线列器件,工作波长1.064μm,扫描机构为一维振镜。

DPSS激光雷达距离成像的研究

利用二极管泵浦固体激光器作为发射源 ,用二维光机扫描的方式 ,通过对几百米之外的目标进行测距 ,得到了目标的距离信息 ,经过处理最终得到了目标的 1 6级灰度距离像。

光子计数三维成像激光雷达的分析与实验

对于直接探测三维成像激光雷达,采用光子计数探测器可以响应单光子水平的目标回波,从而大大提高探测效率。研究的光子计数三维成像激光雷达采用盖革模式雪崩光电二极管(APD)作为探测器。首先分析了回波光子探测模型,并根据此模型讨论了激光雷达探测概率和测距模式。在理论分析的基础上,设计了一套光子计数三维成像激光雷达系统,对一些选定目标进行了测距和三维成像实验,并对实验结果进行了分析。

激光成像雷达空间目标探测与识别技术

研究了激光三维成像雷达在动能拦截器空间目标探测与识别方面的应用。首先介绍了激光3D成像雷达系统基本原理,然后设计了激光3D成像雷达目标识别的工作流程,最后提出了基于旋转图像转换的3D目标识别算法。进一步探索了红外+LADAR主被动复合光学成像导引头在空天防御拦截武器目标探测与识别的应用,分析了复合光学导引头的关键技术,给出了相应的成像结果。

基于环扫天线的多模式SAR实现方法

本文探讨了基于环扫天线的多模式合成孔径雷达,这种雷达能够实现环扫模式、条带模式、双侧视条带以及聚束模式。文中阐述了这种合成孔径雷达各种工作模式的特点,分析了主要的系统工作参数设计要求和实现方法。计算机仿真结果表明基于环扫天线的多模式SAR是可行性的。

成像激光雷达研究进展

成像激光雷达在军事和国民经济中都有广泛的应用。文章分析了CO2成像激光雷达、半导体成像激光雷达和二极管泵浦固体成像激光雷达的现状与发展。

线阵扫描三维成像激光雷达系统

针对小型智能机动平台对三维成像激光雷达小型化、低功耗、高精度、快速成像的特定应用要求,基于集成激光器阵列和APD探测阵列设计并实现了12元线阵扫描三维成像激光雷达系统;基于高速数字处理芯片和高精度时间间隔测量芯片实现了并行高精度激光脉冲飞行时间测量和实时数据处理和传输。详细描述了系统原理、组成部分以及实验结果。实验验证该系统激光脉冲重复频率大于10 k Hz,垂直方向激光单元角度间隔小于2.5 mrad,近距离距离分辨率优于2.4 cm,测量数据统计标准差小于1,各通道一致性良好。在高速水平扫描转动平台驱动下实现了室内三维场景重构以及高塔大视场远距离目标探测成像实验。

MEMS摆镜在小型化激光成像雷达中的应用

研究了MEMS摆镜在未来小型化激光成像雷达的系统中的应用。首先介绍了MEMS摆镜自身的器件特性,结合脉冲成像激光雷达的应用背景,分析了系统设计时要注意的问题。进一步设计了MEMS摆镜的驱动模块,通过仿真和成像验证了李萨如扫描图形的应用。

航空摄影新技术推动数字摄影测量的发展

本文介绍了国内航空摄影新技术的发展及应用情况,并对航空摄影技术进行了具体的应用前景分析。