聲光相關(guān)激光雷達(dá)測(cè)距性能的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、激光雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)在測(cè)距分辨率上有著突出的表現(xiàn),但是在作用距離上卻無(wú)法與微波雷達(dá)相比。測(cè)距微波雷達(dá)的作用距離可以達(dá)到幾百公里,而測(cè)距激光雷達(dá)的作用距離則很難超過(guò)10km,陣列成像測(cè)距激光雷達(dá)的作用距離則更小,最大不超過(guò)4km。這成為了限制成像激光雷達(dá)發(fā)展的瓶頸。本文將聲關(guān)相關(guān)器應(yīng)用到成像激光雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)中,利用聲光相關(guān)方法對(duì)激光回波時(shí)間進(jìn)行并行測(cè)量,設(shè)計(jì)了一種基于聲光相關(guān)器的新型成像激光雷達(dá)系統(tǒng),并對(duì)其性能進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。

2、>　　綜述了國(guó)內(nèi)外測(cè)距激光雷達(dá)的發(fā)展動(dòng)態(tài),列舉了不同種類測(cè)距激光雷達(dá)的技術(shù)特點(diǎn)。介紹了脈沖壓縮微波雷達(dá)的發(fā)展動(dòng)態(tài),歸納了聲光相關(guān)器研究熱點(diǎn)。
　　介紹了飛行時(shí)間法與相位測(cè)距法兩種典型激光雷達(dá)測(cè)距方法的原理,總結(jié)激光雷達(dá)測(cè)距方法的共同點(diǎn)。介紹了聲光晶體的工作原理和聲關(guān)相關(guān)器的信號(hào)相關(guān)原理。根據(jù)信號(hào)相關(guān)原理分析飛行時(shí)間測(cè)量的基本方法,從理論上證明聲光相關(guān)器可以用于成像激光雷達(dá)飛行時(shí)間測(cè)量。通過(guò)頻域的分析,證明了存在一個(gè)攜帶目標(biāo)距離信息

3、的相關(guān)峰。設(shè)計(jì)了基于聲光相關(guān)器的測(cè)距激光雷達(dá)系統(tǒng)。
　　分析了系統(tǒng)的工作過(guò)程。對(duì)于目標(biāo)距離與相關(guān)峰位置進(jìn)行了理論分析,分析出射光信號(hào)特征。得到了目標(biāo)距離的理論表達(dá)。研究了系統(tǒng)的性能指標(biāo)。得到了距離分辨率的理論表達(dá),應(yīng)用弗朗禾費(fèi)衍射模型分析衍射光斑,分析出射光信號(hào)特征分析了衍射光斑大小對(duì)于距離分辨率的影響;計(jì)算了系統(tǒng)的最大作用距離。通過(guò)對(duì)距離分辨率和作用距離的研究,我們發(fā)現(xiàn)基于聲光相關(guān)器的測(cè)距激光雷達(dá)系統(tǒng)具有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值,在保證分

4、辨率的前提下,可以實(shí)現(xiàn)作用距離的提高。
　　搭建了基于聲光相關(guān)器測(cè)距激光雷達(dá)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。完成了聲光相關(guān)器的掃描性能的實(shí)驗(yàn),證明了聲光相關(guān)器具有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的能力。完成了聲光相關(guān)器超聲光柵單元獨(dú)立性的實(shí)驗(yàn),證明了理論推導(dǎo)中若干重要假設(shè)的可行性。完成了相關(guān)峰位置與目標(biāo)距離的關(guān)系的實(shí)驗(yàn),通過(guò)電延遲模擬距離信息,獲得了相關(guān)峰位置與目標(biāo)距離關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),證明了理論推導(dǎo)結(jié)果的正確性。完成了系統(tǒng)并行處理能力的實(shí)驗(yàn),證明