单/双基地激光雷达扫描与接收系统设计

论文摘要

本论文基于单/双基地激光雷达原理系统的性能参数要求,设计了单/双基地激光雷达扫描系统和双基地激光雷达接收系统,开展了对系统探测性能及扫描空域的研究。在考虑单基地接收机接收能量的前提下,设计了基于转镜的高速扫描系统。扫描系统作为单、双基地激光雷达共用发射扫描装置,同时兼顾了单基地激光雷达对目标后向回波信号的接收功能。基于激光发射扫描系统的结构和参数,推导了单基地接收机信号接收能力与转镜、俯仰镜面尺寸以及安装位置的关系表达式,用于单基地激光雷达接收机探测性能与系统结构的关系研究。针对激光发射和双基地接收系统结构和工作要求,推导了探测空域与激光扫描范围和双基地接收探测范围的关系表达式,分析了系统扫描速度对探测范围内目标运动速度关系。设计与激光扫描系统配套的双基地激光雷达接收机。考虑到双基地激光雷达不同的应用需求,还设计了仅用于双基地激光雷达系统的激光扫描系统,并给出了相应的接收机设计方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.1.1 激光雷达特点
• 1.1.2 双基地雷达特点
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 激光雷达研究现状
• 1.2.2 双基地雷达研究现状
• 1.2.3 双基地激光雷达研究现状
• 1.3 本文的研究内容及结构安排
• 第二章 单/双基地激光雷达基本理论
• 2.1 激光雷达简述
• 2.2 激光雷达组成及工作原理
• 2.2.1 单基地激光雷达系统基本工作原理
• 2.2.2 双基地激光雷达系统基本工作原理
• 2.3 单、双基地激光雷达相关理论
• 2.3.1 单基地激光雷达方程
• 2.3.2 双基地激光雷达方程
• 2.3.3 接收视场角和背景噪声
• 2.3.4 双基地雷达信噪比等值线
• 2.4 单/双基地激光雷达的工作方式
• 2.5 本章小结
• 第三章 单/双基地激光雷达扫描系统设计
• 3.1 激光雷达扫描系统概述
• 3.1.1 电光扫描和声光扫描
• 3.1.2 旋转多面镜扫描
• 3.1.3 45°镜扫描
• 3.1.4 振镜扫描
• 3.2 扫描系统扫描时间的确定
• 3.2.1 扫描系统角步长的确定
• 3.2.2 扫描范围的扫描时间
• 3.2.3 扫描速度
• 3.3 单/双基地激光雷达扫描系统设计
• 3.4 单/双基地激光雷达扫描系统实现
• 3.4.1 扫描系统工作方式介绍
• 3.4.2 扫描系统参数
• 3.4.3 旋转多面镜与俯仰镜片的同步实现
• 3.5 双基地激光雷达扫描系统设计
• 3.5.1 旋转多面镜
• 3.5.2 振镜
• 3.6 本章小结
• 第四章 单基地激光雷达接收机视场分析
• 4.1 单基地激光雷达接收机介绍
• 4.2 单基地激光雷达接收机视场分析
• 4.2.1 单基地激光雷达扫描系统几何参数
• 4.2.2 接收机接收视场分析
• 4.2.3 接收机接收视场宽度分析
• 4.2.4 接收机接收视场高度分析
• 4.2.5 俯仰镜片长度分析
• 4.3 单基地激光雷达接收机视场范围计算公式推导
• 4.3.1 单基地激光雷达接收机视场宽度
• 4.3.2 单基地激光雷达接收机视场高度
• 4.3.3 单基地激光雷达接收机视场范围
• 4.4 本章小结
• 第五章 双基地激光雷达接收机设计
• 5.1 双基地激光雷达探测空域介绍
• 5.2 双基地激光雷达接收机参数分析
• 5.2.1 接收机探测单元
• 5.2.2 双基地探测单元阵列接收范围盲区
• 5.2.3 探测空域与目标运动速度
• 5.2.4 扫描范围与接收范围对探测空域的影响
• 5.2.5 接收机视场
• 5.3 双基地激光雷达接收机系统介绍
• 5.4 双基地激光雷达探测空域研究
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果