单双基地激光雷达扫描原理系统研究

论文摘要

激光雷达是现代激光技术与传统雷达技术相结合的产物。由于激光雷达独特的物理性能,使其在民用和军事领域都有着广阔的应用前景。双基地激光雷达是激光雷达应用发展的新方向之一,单、双基地激光雷达空间同步问题是双基地激光雷达关键技术之一。本文工作包括设计并实现单、双基地空间同步扫描所需的机械转动系统和控制软件。其中包括扫描方式的选择、扫描系统的设计和原理系统的搭建以及软件控制。论文介绍了常用的激光雷达光束扫描方式,并对旋转多面镜扫描和低惯量扫描两种扫描方式中的非线性现象进行了分析。对于激光发射扫描方式目前采用的是单片反射镜二维扫描。论文对实现空间同步扫描系统的设计思想、机械扫描系统性能指标及系统组成进行了详细的介绍,对其中必要的细节进行了说明。软件设计从电控旋转台的控制出发,使用C++Builder编写程序控制串口通信,取得了满意的效果。本论文最终搭建了原理性单、双基地激光雷达实验系统。论文中详细介绍该系统工作原理、实现光路及光路的调节方法。在532nm和1064nm波长激光条件下进行了实验。实验验证了激光照射目标情况下单、双基地接收的同步性,通过接收信号的对比初步验证了双基接收的可行性,并对后续的工作提出了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 双基地雷达国内外研究现状
• 1.2.2 双基地激光雷达国内外研究现状
• 1.2.3 不同扫描方式的国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容及结构安排
• 第二章 单/双基地激光雷达原理
• 2.1 双基地激光雷达基本特点
• 2.2 单双基地激光雷达探测
• 2.2.1 单站激光雷达方程推导
• 2.2.2 双站激光雷达方程推导
• 2.3 双基地激光雷达的同步问题分析
• 第三章 单/双基地激光雷达扫描原理系统设计
• 3.1 扫描系统
• 3.1.1 旋转多面镜扫描
• 3.1.2 低惯量扫描器
• 3.1.3 电光扫描
• 3.1.4 声光扫描
• 3.1.5 全息光栅扫描
• 3.1.6 旋转光楔扫描
• 3.2 扫描轨迹非线性分析
• 3.2.1 旋转多面镜扫描
• 3.2.2 低惯量扫描
• 3.3 单双基发射/接收扫描系统设计
• 3.3.1 发射接收扫描要求
• 3.3.2 扫描系统设计
• 3.4 软件系统设计
• 第四章 单/双基地激光雷达原理系统实验
• 4.1 接收系统
• 4.1.1 单基接收
• 4.1.2 双基接收
• 4.2 实验的准备工作
• 4.2.1 实验系统的搭建
• 4.2.2 系统的定位
• 4.3 双基地激光雷达原理系统对静止目标探测实验
• 4.3.1 发射、接收及目标均静止时探测情况
• 4.3.2 目标在较远距离处探测情况
• 4.3.3 静止目标与入射激光成不同角度时探测情况
• 4.3.4 发射激光束水平扫描时对静止目标探测情况
• 4.4 双基地激光雷达原理系统对运动目标探测实验
• 4.5 1064nm 激光双基地激光雷达原理系统实验
• 4.6 总结
• 结束语
• 致谢
• 研究成果
• 参考文献