激光3D視覺系統(tǒng)高靈敏度信號檢測高精度時間測量技術(shù)研究.pdf

1、激光3D視覺系統(tǒng)是目前獲取目標或復(fù)雜環(huán)境三維立體圖像的最有效技術(shù)手段之一。它具有高角分辨率、高距離分辨率和高速度分辨率等優(yōu)點,且抗干擾能力強、抗隱身能力強、測速范圍廣,不僅能得到目標的位置信息,還可以得到速度信息。因此,其在智能機器人、無人車或無人機等軍事和民用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用價值。該技術(shù)也是美、日、歐等發(fā)達國家在空間技術(shù)、地形測繪和海洋監(jiān)測等多個領(lǐng)域長遠規(guī)劃中大力發(fā)展的技術(shù)。
　　本論文以1.55μm脈沖光纖激光器作為發(fā)射源

2、,采用脈沖測距方法,并結(jié)合檢流計振鏡掃描技術(shù),構(gòu)建人眼安全的激光3D視覺系統(tǒng),以便獲取目標或復(fù)雜環(huán)境三維立體圖像。其中,距離信息通過脈沖飛行時間測距法獲得,方位和俯仰信息則利用檢流計振鏡的二維掃描獲得。本論文圍繞激光3D視覺系統(tǒng)中的高靈敏度回波信號檢測與高精度時間測量兩大關(guān)鍵問題進行研究,主要工作包括以下幾個方面:
　　首先,給出了基于脈沖激光發(fā)射和X-Y檢流計掃描的激光3D視覺系統(tǒng)的設(shè)計方案。介紹了脈沖激光測距原理,詳細討論了回

3、波信號探測方法、探測器的選取、二維掃描等關(guān)鍵技術(shù),介紹了A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波技術(shù)、信號內(nèi)插原理等回波信號處理的相關(guān)理論,最后分析了大氣影響和系統(tǒng)噪聲。
　　其次,比較分析了激光3D視覺系統(tǒng)回波信號檢測的2種識別算法和2種積累算法。從虛警概率和檢測概率出發(fā),分別仿真研究固定門信號限檢測和自適應(yīng)信號檢測,以及視頻積累和二進制積累的優(yōu)缺點。
　　再次,比較分析了激光3D視覺系統(tǒng)回波信號到達時刻提取與時間間隔測量算法。分別仿真研究前