激光雷达原理系统软件设计

论文摘要

论文针对单双基地激光雷达原理系统研究中的系统扫描控制、信号接收处理及目标定位等工作需要,设计并完成了相应的激光雷达原理系统软件。基于激光扫描发射系统的具体结构,详细推导了目标定位公式,结合扫描系统的机电控制结构,编写了系统扫描控制及目标定位软件,该软件通过高速串口通信,实时获取了定位目标所需的角位置信息及距离和信息。基于双基地激光雷达原理系统空间同步实现方法,编制了激光雷达探测空域分析软件,该软件为双基接收系统设计及布站提供了数值分析依据。此外,基于单双基光学系统具体探测性能参量和对探测器响应度的测量,结合激光雷达方程,编制了实用、方便的接收功率计算和测量软件。用于系统实验中接收功率的快速获取和比较。上述三个软件已用于完成扫描控制、目标定位以及实验数据处理等工作,满足了系统的控制和测量要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 激光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 激光雷达目标散射截面研究现状
• 1.3 本文的研究内容与结构安排
• 第二章 激光雷达基本原理
• 2.1 激光雷达系统简述
• 2.1.1 激光雷达组成及工作原理简述
• 2.1.2 双基地激光雷达基本特点
• 2.2 单双基地激光雷达方程
• 2.2.1 单站激光雷达方程
• 2.2.2 双站激光雷达方程
• 2.3 目标的LRCS 计算及测量方法
• 2.3.1 目标LRCS 的一般定义
• 2.3.2 标准目标散射截面理论计算
• 2.3.3 激光雷达散射截面测量原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 双基地激光雷达目标定位
• 3.1 旋转多面镜发射扫描系统的工作原理
• 3.2 双基地雷达目标定位
• 3.2.1 双基地雷达的定位方法
• 3.2.2 双基地雷达的定位精度
• 3.3 双基地激光雷达目标定位
• 3.3.1 坐标系的选择及定位公式的推导
• 3.3.2 影响双基地激光雷达目标定位精度的因素
• 3.4 本章小结
• 第四章 双基地激光雷达系统软件设计
• 4.1 激光雷达软件系统概述
• 4.1.1 软件系统总体框架
• 4.1.2 软件实现原理
• 4.2 激光雷达软件系统设计
• 4.2.1 激光雷达接收功率计算与测量软件
• 4.2.2 激光雷达探测空域分析软件
• 4.2.3 激光雷达扫描定位系统软件
• 4.3 本章小结
• 第五章 激光雷达原理系统实验测试
• 5.1 激光雷达方程的实验验证
• 5.1.1 激光雷达方程验证的意义
• 5.1.2 接收功率与发射功率关系
• 5.1.3 接收功率与接收距离关系
• 5.1.4 接收功率与散射角关系
• 5.2 聚四氟乙烯球双站激光雷达散射截面实验测量
• 5.3 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究生在读期间的研究成果
• 附录A
• 附录B
• 附录C