面陣成像三維激光雷達.pdf

1、人類對于信息捕獲技術的探索是無止境的，面陣成像三維激光雷達技術作為一種能夠快捷、準確地獲取大信息量三維信息的重要技術，在軍事領域、國民經(jīng)濟建設領域、農(nóng)林生態(tài)領域等都可以得到廣泛應用。而目前面陣成像三維激光雷達還處于發(fā)展之中，其理論模型還沒有建立完善，其性能尚未完全滿足各方面的應用需要。本論文圍繞著提高性能為主題，在面陣成像三維激光雷達系統(tǒng)的噪聲理論模型、高效率光學系統(tǒng)、三維分辨率的相互影響等方面進行深入的研究。
　　 本文的主要

2、研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　 以典型的面陣成像激光雷達結構為基礎，通過對各個工作過程中引入噪聲的分析，建立以ICCD為核心探測器的面陣成像激光雷達的完整噪聲模型，在此模型的基礎上，分析了噪聲模型對測距精度的影響，提出了面陣成像激光雷達的體分辨率概念，得到了描述面陣成像激光雷達性能的能量觀點，并指出提高雷達性能的途徑和研究方向。
　　 提高光學系統(tǒng)的效率是提高面陣成像激光雷達的性能最有效途徑之一，因而著重進行這方面的研究。

3、率先采用總相對精度作為評價函數(shù)，分析照明的光強分布對雷達性能的影響，發(fā)現(xiàn)在出射總能量一定時，均勻化照明能使時達到最好的總相對精度，將比整形前厄米高斯型能量分布的照明效果降低25％的總相對誤差。
　　 對半導體激光器堆疊的高效率均勻化照明方法進行深入研究。提出基于傾斜多高斯模型光束的均勻化照明方案，對傾斜多高斯光束的理論進行分析，給出其平均光強解析表達式，發(fā)現(xiàn)這種光束在遠場傳播過程中可以保持平頂特性，非常適合用于遠場的均勻化照明。

4、采用時域和傅里葉頻域相結合的分析方法，闡明影響該模型光束照明均勻性的參數(shù)和影響規(guī)律。提出半導體激光器光束整形成傾斜多高斯光束的光學設計方案，并在光學模擬計算中得以實現(xiàn)，結果顯示：在現(xiàn)有的半導體激光器堆疊的誤差失配下，該方案仍然可以達到80％的均勻性和75％以上的整形效率。提出基于混光筒的均勻化整形方案，經(jīng)過光學軟件的驗證，其均勻性和效率分別為80％和73％．提出基于復眼透鏡的均勻化照明方案，經(jīng)過光學軟件的驗證，其均勻性和效率分別為85％

5、和75％。
　　 研究接收光學系統(tǒng)對于雷達性能的影響因素，給出高效成像光學透鏡和中繼透鏡的結構和關鍵參數(shù)。研制用于光纖標定用途的低成本、高可靠性的光纖耦合系統(tǒng)。
　　 在搭建新型面陣成像激光雷達的基礎上，研究光學傳遞函數(shù)對于系統(tǒng)性能的影響。首先利用特征目標圖像的刀口像法，測定系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)，利用測定的光學傳遞函數(shù)，從理論上分析點擴散函數(shù)對測距分辨率的退化作用，分析結果與實驗獲得的測距分辨率的實際退化相一致。通過分析，