高重頻脈沖激光雷達測距統(tǒng)計特性及其像質(zhì)評價.pdf

1、近年來，激光雷達技術(shù)飛速發(fā)展，在數(shù)字化城市、建筑測繪、文物復(fù)原、防撞和導(dǎo)航等領(lǐng)域已展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，但是現(xiàn)有相關(guān)報道主要側(cè)重于技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，對潛在基礎(chǔ)理論問題的研究涉及較少。本論文從理論和實驗上研究了激光雷達的測距統(tǒng)計特性及其距離成像的像質(zhì)評價問題，取得的主要研究成果有:
　　 結(jié)合飛行時間測距原理，推導(dǎo)了恒閾值和峰值探測兩種信號鑒別方式下測距數(shù)據(jù)的概率密度分布，得到的解析解分別為噪聲統(tǒng)計分布與脈沖回波一階導(dǎo)數(shù)的乘積和微分

2、噪聲統(tǒng)計分布與脈沖回波二階導(dǎo)數(shù)的乘積，建立了測距數(shù)據(jù)概率密度分布與脈沖回波波形和噪聲分布的依賴關(guān)系。
　　 建立了激光雷達飛行時間測距過程的數(shù)字化仿真模型。該模型能夠考慮激光發(fā)射脈沖形狀、目標(biāo)特征、噪聲統(tǒng)計特性及其系統(tǒng)帶寬等因素的影響，為研究激光雷達測距數(shù)據(jù)統(tǒng)計分布提供了有效手段。在Matlab環(huán)境下編寫了仿真程序，通過大量數(shù)值仿真研究了激光回波和噪聲參數(shù)等對激光雷達測距數(shù)據(jù)離散分布的影響，并且與解析解進行了對比和分析，給出了不

3、同條件下激光雷達測距數(shù)據(jù)的統(tǒng)計規(guī)律，為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和距離像評價奠定了基礎(chǔ)。
　　 建立了高重頻二極管激光雷達的實驗裝置，該裝置能靈活改變激光發(fā)射功率、發(fā)射脈寬等系統(tǒng)參量;同時編制了測距數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析程序。通過定點測距研究了激光回波和噪聲參數(shù)對激光雷達測距分布的影響，實驗結(jié)果與解析解以及仿真計算結(jié)果吻合較好。在激光雷達測距統(tǒng)計特征研究的基礎(chǔ)上，提出了“距離噪聲”的概念，并引入“距離均方誤差”和“距離峰值信噪比”來評價激光雷達距離成像