無掃描3D成像激光雷達(dá)技術(shù)探究.pdf

1、激光成像雷達(dá)的研究一直以來都受到學(xué)界的關(guān)注。由于受到器件的限制，傳統(tǒng)的激光成像雷達(dá)大多是由單點探測器通過二維掃描獲得3D圖像，也有采用線陣探測器配合一維掃描獲得3D圖像。掃描器的存在增大了系統(tǒng)體積，降低了可靠性與穩(wěn)定性。20世紀(jì)90年代以來，無掃描3D成像雷達(dá)的研究受到重視。由于不需要掃描器件，無掃描成像雷達(dá)具有很多顯著的優(yōu)點：體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、高幀頻、大視場、高可靠性。無掃描成像主要包括兩個大的方向，一是研究開發(fā)3D傳感器，一是利用2

2、D器件實現(xiàn)3D成像功能。3D傳感器的每個像素都具有測距功能，目前它的成本還非常高，且像素規(guī)模還比較有限。利用2D傳感器成3D像，可以充分利用2D器件大的像素規(guī)模，容易實現(xiàn)高的角度分辨率。利用2D器件的無掃描3D成像系統(tǒng)已提出了數(shù)種方案，但都還存在或多或少的缺點，比如作用距離還不夠遠(yuǎn)、對激光器的帶寬和功率有較高的要求、基本上都需要昂貴的成像器件 ICCD、成像器件需要高壓控制，目前大都停留在理論和實驗研究階段等。總的來說，利用2D器件的無

3、掃描3D成像雷達(dá)離實際應(yīng)用還有較遠(yuǎn)的距離，這也驅(qū)使我們不斷地研究無掃描成像的新體制新方法。
　　本文在研究現(xiàn)有利用ICCD成像器件獲得3D成像技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出利用控制ICCD選通時間的方式來獲取3D像，這種方式降低了對ICCD增益控制的難度，同時降低了對激光器的要求。本文還提出了一種基于旋轉(zhuǎn)徑向光柵的3D成像雷達(dá)方案，它利用光柵對發(fā)射光和回波調(diào)制，并采用高靈敏CCD的積分效應(yīng)，實現(xiàn)對場景的3D成像。本文詳細(xì)探討了這兩種方案的原理