凝視成像三維激光雷達(dá)系統(tǒng)的研究.pdf

1、凝視成像激光雷達(dá)技術(shù)作為三維探測的一種重要手段，它具有光束窄和測距精度高等特點(diǎn)，能夠快速獲取地面目標(biāo)的垂直結(jié)構(gòu)信息，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于三維地理空間信息的數(shù)據(jù)采集方面。凝視成像激光雷達(dá)不同于傳統(tǒng)的單點(diǎn)探測和掃描成像的激光雷達(dá)，它具有直接、快捷、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，逐漸受到越來越廣泛的關(guān)注。
　　 本文首先介紹了激光雷達(dá)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，從基于距離增益調(diào)制的測量原理出發(fā)，介紹了凝視成像激光雷達(dá)的成像原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，進(jìn)而分析了采用單通道探測的

2、優(yōu)勢。接著再介紹了凝視成像激光雷達(dá)的硬件電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括信號驅(qū)動控制電路、門選通控制電路和增益調(diào)制電路。研究了線性上升增益的實現(xiàn)方式，并按照理論仿真的結(jié)果設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，在實景實驗中得到了線性度比較好的上升增益區(qū)間。凝視成像激光雷達(dá)在時序信號的控制下有效地進(jìn)行實際探測，并對實驗結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　 本文研究了復(fù)合目標(biāo)對激光雷達(dá)系統(tǒng)探測結(jié)果的影響，因為凝視成像激光雷達(dá)系統(tǒng)探測的是一塊區(qū)域的加權(quán)平均距離，而不是一塊區(qū)域的最邊界的距

3、離。這也是導(dǎo)致后面實驗過程中產(chǎn)生實驗數(shù)據(jù)和理論值有所差距的主要原因。
　　 森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，森林生態(tài)系統(tǒng)在維護(hù)全球碳平衡等方面起著重要的作用，監(jiān)測研究森林資源和結(jié)構(gòu)信息具有重要的科學(xué)意義。傳統(tǒng)的凝視成像激光雷達(dá)多用于探測一些規(guī)則的建筑物等目標(biāo)，在樹木探測方面應(yīng)用比較少。針對越來越多的林業(yè)探測需求，本文做了兩類實驗，一類是探測一系列規(guī)則建筑物，探測400m處的目標(biāo)時，測距誤差不超過1m，距離分辨率達(dá)到0.6m，和理論仿真