激光成像雷達(dá)掃描技術(shù)的研究.pdf

1、激光成像雷達(dá)具有距離精度高和空間分辨率高等優(yōu)點，在激光制導(dǎo)、直升機防撞、地形地貌繪制等眾多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。目前，大視場快速掃描技術(shù)仍是掃描體制激光成像雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)。本文設(shè)計并制作了一種新型的光學(xué)掃描器，對該掃描器進行了測試，并部分搭建了激光成像雷達(dá)系統(tǒng)。
　　本文首先對掃描器的設(shè)計思想進行論述。利用光纖導(dǎo)光的原理，將光纖排列成特定的結(jié)構(gòu)，連同電機構(gòu)成掃描器。電機轉(zhuǎn)動時，激光經(jīng)過掃描器的偏轉(zhuǎn)作用后，出射光的位置在一條直線上離散運動

2、。對掃描器具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了詳細(xì)的論述，討論了掃描器使用中的發(fā)射/接收光路，并制作了兩套掃描器。其次，對掃描器雷達(dá)系統(tǒng)的搭建進行了探討。結(jié)合激光雷達(dá)方程和掃描器的性能，推導(dǎo)了掃描器對雷達(dá)系統(tǒng)能量損耗的影響，并估算了雷達(dá)系統(tǒng)的參數(shù)。基于估算結(jié)果對數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)的芯片選擇進行了討論。再次，對數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)的搭建進行了探討。完成了硬件模塊設(shè)計和相應(yīng)驅(qū)動程序的設(shè)計。并對FPGA內(nèi)部模塊的功能及程序設(shè)計進行了探討。接下來，對激光雷達(dá)系統(tǒng)

3、的最遠(yuǎn)探測距離、掃描速度等重要參數(shù)進行了仿真。仿真結(jié)果表明，在晴好天氣、大面積探測目標(biāo)，發(fā)射激光峰值功率為25W，接收孔徑為80mm，使用兩套發(fā)射/接收單元的條件下，當(dāng)幀速為每秒鐘52幀像素為100*100的圖像時，最遠(yuǎn)探測距離為400m；當(dāng)幀速為每秒鐘1幀像素為200*200的圖像時，最遠(yuǎn)探測距離為765m。最后，對掃描器進行了實驗測試。實驗觀察到，當(dāng)掃描器不轉(zhuǎn)動時，光纖出光位置是一個亮點；當(dāng)掃描器工作時，出光位置是一條亮的直線。并對