發(fā)布時(shí)間：2020-12-11 15:47

　　相較于微波而言,激光具有良好的帶寬和更好的方向指向性,因此是更理想的測(cè)距測(cè)速工具�，F(xiàn)有激光測(cè)距雷達(dá)工作方式為連續(xù)及脈沖兩種,其中以脈沖激光作為光源的雷達(dá)因其能量高、峰值功率高,因而發(fā)射距離遠(yuǎn),可以作為遠(yuǎn)距離探測(cè)雷達(dá)。而常用的激光探測(cè)方式包括直接探測(cè)和相干探測(cè),傳統(tǒng)的激光測(cè)距主要通過測(cè)距雷達(dá)的直接探測(cè)方式進(jìn)行,其靈敏度較低,抗干擾能力弱,實(shí)際應(yīng)用受到極大限制。而相干探測(cè)具有探測(cè)能力更強(qiáng)、穩(wěn)定性好和可靠性更高的優(yōu)勢(shì),但其現(xiàn)有技術(shù)中主要應(yīng)用于測(cè)速,難以直接、高效地應(yīng)用于測(cè)距中。鑒于脈沖激光以及相干探測(cè)二者的優(yōu)點(diǎn)以及當(dāng)下研究現(xiàn)狀,本文對(duì)1.6μm人眼安全波段脈沖相干工作方式的激光測(cè)距雷達(dá)進(jìn)行了研究,對(duì)測(cè)距理論進(jìn)行推導(dǎo)并進(jìn)行算法仿真,搭建雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。主要做了以下工作:首先,介紹了課題研究背景及目的意義,并對(duì)國(guó)內(nèi)外激光測(cè)距雷達(dá)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹與分析,同時(shí)調(diào)研了國(guó)內(nèi)外雷達(dá)測(cè)距回波信號(hào)的數(shù)據(jù)處理方法,引出本文主要研究?jī)?nèi)容。其次,對(duì)相干探測(cè)激光雷達(dá)的工作方式以及工作原理進(jìn)行了介紹,并對(duì)常見的激光測(cè)距方法進(jìn)行介紹及對(duì)比,同時(shí)對(duì)不同種類的雷達(dá)信號(hào)處理算法進(jìn)行介紹以及相應(yīng)的理論推導(dǎo),并著重對(duì)基于小... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

SwansonE等人的集成光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-圖1-2PoultonCV等人測(cè)距系統(tǒng)原理及性能參數(shù)示意圖2018年，ZhaoQ等人首次演示了無噪聲邊帶和超低相對(duì)強(qiáng)度噪聲（RIN）的1.5μm單頻光纖激光器。利用自注入鎖定系統(tǒng)和增強(qiáng)型光放大器，完全抑制了相對(duì)幅度高達(dá)20dB的噪聲邊帶功率，獲得能量高度集中的脈沖信號(hào)光。該激光測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射激光的線寬小于600Hz，偏振消光比大于23dB，光信噪比大于73dB。其極高的光信噪比以及極窄的線寬范圍特性使得此種激光器在相干光檢測(cè)領(lǐng)域具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，包括相干多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá)，高速相干光通信和高精度絕對(duì)距離測(cè)量[19]，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。圖1-3激光測(cè)距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖對(duì)于商業(yè)化產(chǎn)品方面，當(dāng)前世界知名的激光測(cè)距儀品牌有美國(guó)的Bushnell、Trupulse，日本Nikon以及德國(guó)Leica公司，這四家激光測(cè)距企業(yè)包攬了全球激光測(cè)距儀市場(chǎng)的絕大部分。其中，美國(guó)Bushnell的測(cè)距儀注重于測(cè)距范圍的開發(fā)，其測(cè)程高達(dá)幾千米，在有效測(cè)程內(nèi)的測(cè)量精度為1米；Trupulse的測(cè)距儀測(cè)量范圍可以達(dá)到1千米，測(cè)量精度為30厘米。日本Nikon的測(cè)距儀測(cè)量范圍一般為幾百米，測(cè)量精度為0.5米。德國(guó)Leica的測(cè)距儀測(cè)量范圍在0.05-200米范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)1毫米[20]的精度。由以上研究現(xiàn)狀可知，國(guó)外激光測(cè)距領(lǐng)域注重近距離高精度測(cè)量，而對(duì)于遠(yuǎn)距離探測(cè)方面，尚未實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)距。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-圖1-2PoultonCV等人測(cè)距系統(tǒng)原理及性能參數(shù)示意圖2018年，ZhaoQ等人首次演示了無噪聲邊帶和超低相對(duì)強(qiáng)度噪聲（RIN）的1.5μm單頻光纖激光器。利用自注入鎖定系統(tǒng)和增強(qiáng)型光放大器，完全抑制了相對(duì)幅度高達(dá)20dB的噪聲邊帶功率，獲得能量高度集中的脈沖信號(hào)光。該激光測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射激光的線寬小于600Hz，偏振消光比大于23dB，光信噪比大于73dB。其極高的光信噪比以及極窄的線寬范圍特性使得此種激光器在相干光檢測(cè)領(lǐng)域具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，包括相干多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá)，高速相干光通信和高精度絕對(duì)距離測(cè)量[19]，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。圖1-3激光測(cè)距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖對(duì)于商業(yè)化產(chǎn)品方面，當(dāng)前世界知名的激光測(cè)距儀品牌有美國(guó)的Bushnell、Trupulse，日本Nikon以及德國(guó)Leica公司，這四家激光測(cè)距企業(yè)包攬了全球激光測(cè)距儀市場(chǎng)的絕大部分。其中，美國(guó)Bushnell的測(cè)距儀注重于測(cè)距范圍的開發(fā)，其測(cè)程高達(dá)幾千米，在有效測(cè)程內(nèi)的測(cè)量精度為1米；Trupulse的測(cè)距儀測(cè)量范圍可以達(dá)到1千米，測(cè)量精度為30厘米。日本Nikon的測(cè)距儀測(cè)量范圍一般為幾百米，測(cè)量精度為0.5米。德國(guó)Leica的測(cè)距儀測(cè)量范圍在0.05-200米范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)1毫米[20]的精度。由以上研究現(xiàn)狀可知，國(guó)外激光測(cè)距領(lǐng)域注重近距離高精度測(cè)量，而對(duì)于遠(yuǎn)距離探測(cè)方面，尚未實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)距。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于卡爾曼濾波的高精度相干激光測(cè)距方法[J]. 趙瀟,楊海馬,強(qiáng)佳,劉瑾,王建宇.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2020(14)
[2]相干激光測(cè)距中的多普勒頻率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償研究[J]. 顏?zhàn)雍?周壽桓,眭曉林,劉波,曹昌東,吳姿妍.  激光與紅外. 2019(06)
[3]新型雙頻相干脈沖壓縮測(cè)速測(cè)距激光雷達(dá)[J]. 余楊,眭曉林.  激光與紅外. 2019(02)
[4]基于相干探測(cè)技術(shù)的遠(yuǎn)程激光雷達(dá)[J]. 董光焰,潘靜巖,張鵬飛.  現(xiàn)代雷達(dá). 2018(06)
[5]脈沖激光探測(cè)平面目標(biāo)特性對(duì)測(cè)距分布的影響[J]. 徐孝彬,張合,張祥金,陳杉杉,張偉.  物理學(xué)報(bào). 2016(21)
[6]礦用相位式激光測(cè)距傳感器的應(yīng)用研究[J]. 邱飛,丁業(yè)平,饒家龍.  自動(dòng)化與儀器儀表. 2016(01)
[7]激光在大氣中傳輸衰減特性研究[J]. 楊瑞科,馬春林,韓香娥,蘇振玲,鑒佃軍.  紅外與激光工程. 2007(S2)
[8]國(guó)內(nèi)近年來紅外光電測(cè)距儀的發(fā)展情況[J]. 楊俊志.  測(cè)繪科技動(dòng)態(tài). 1987(03)
[9]國(guó)外電磁波測(cè)距儀發(fā)展概況[J].   測(cè)繪通報(bào). 1975(01)
[10]國(guó)外激光測(cè)距與雷達(dá)發(fā)展概況[J]. 學(xué)身.  激光與紅外. 1973(03)

博士論文
[1]大動(dòng)態(tài)范圍高精度激光測(cè)距關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 程鵬飛.中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所） 2014

碩士論文
[1]基于激光雷達(dá)的能見度探測(cè)及回波信號(hào)去噪方法研究[D]. 朱玲嬿.南京信息工程大學(xué) 2018
[2]相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)大氣探測(cè)方法實(shí)驗(yàn)研究[D]. 邢曉晴.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]亞ns量級(jí)脈沖激光與相干探測(cè)技術(shù)研究[D]. 李彪.電子科技大學(xué) 2016
[4]調(diào)頻連續(xù)波激光測(cè)距系統(tǒng)及其信號(hào)處理算法研究[D]. 職廣濤.天津大學(xué) 2014
[5]精密激光干涉測(cè)距電路系統(tǒng)研究[D]. 李兵.中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所） 2013
[6]陣列激光測(cè)距系統(tǒng)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)研究[D]. 張漢芯.大連海事大學(xué) 2012
[7]脈沖式半導(dǎo)體激光測(cè)距儀的設(shè)計(jì)[D]. 喬曉峰.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
[8]相位式激光測(cè)距儀接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 巢定.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2010
[9]相位法激光測(cè)距儀設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 丁燕.同濟(jì)大學(xué) 2007
[10]用FPGA實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間間隔測(cè)量[D]. 張延.中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海天文臺(tái)） 2006



本文編號(hào)：2910801