基于ICCD的無掃描脈沖成像激光雷達(dá)系統(tǒng)研究.pdf

1、成像激光雷達(dá)是一種主動光電成像系統(tǒng)，由于其具有分辨率高、作用距離遠(yuǎn)和獲得信息豐富等優(yōu)勢成為探測成像領(lǐng)域研究的熱點。無掃描成像激光雷達(dá)通過焦平面探測器實現(xiàn)凝視成像，在系統(tǒng)體積、重量、功耗和成像速率方面與傳統(tǒng)掃描成像激光雷達(dá)相比具有很大的優(yōu)勢。ICCD是一種具有高靈敏度、高時間分辨率的積分型陣列探測器，在目前功率型探測器陣列發(fā)展不夠成熟的情況下，ICCD成為了無掃描成像激光雷達(dá)主要的成像器件。
　　本文基于間接獲得距離信息的原理，經(jīng)過

2、理論分析和推導(dǎo)得到基于ICCD的無掃描成像激光雷達(dá)測距方程。利用該方程對基于ICCD的無掃描成像激光雷達(dá)測距精度進(jìn)行了理論研究，研究結(jié)果表明ICCD的調(diào)制精度、激光回波光強(qiáng)、器件信噪比是影響系統(tǒng)測距精度的主要因素。
　　在理論研究的基礎(chǔ)上設(shè)計并研制了基于ICCD的無掃描成像激光雷達(dá)實驗平臺，該平臺在高壓、高速和高時間精度的控制方面取得了進(jìn)展，突破了液晶光柵、達(dá)曼光柵聯(lián)用的高效均勻照明技術(shù)、高速選通控制技術(shù)、ICCD高壓調(diào)制技術(shù)和高

3、時間精度系統(tǒng)同步控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，并完成了一系列平臺性能測試實驗。利用建成的該硬件平臺開展了基于ICCD的增益調(diào)制無掃描激光雷達(dá)成像實驗，實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)測距精度優(yōu)于1m，成像幀頻高于25Hz。
　　提出了一種基于ICCD的距離選通無掃描成像激光雷達(dá)改進(jìn)方案，對該方案中成像所需的最佳切片數(shù)和切片過程的最佳起始位置進(jìn)行了理論分析，給出了最佳切片數(shù)和最佳起始位置與激光脈沖寬度、選通門寬度、選通門移動步長和系統(tǒng)信噪比的關(guān)系式，進(jìn)一步

4、得出了系統(tǒng)測距精度與系統(tǒng)主要參數(shù)的關(guān)系式。利用所建立的平臺完成了改進(jìn)系統(tǒng)的室內(nèi)及外場實驗，實驗結(jié)果表明，改進(jìn)系統(tǒng)的測距精度在室內(nèi)為0.1m，室外為0.8m。基于最佳切片數(shù)和最佳起始位置的研究成果，提出了改進(jìn)的距離選通無掃描激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法，實驗結(jié)果表明，該算法能夠?qū)⑾到y(tǒng)的測距精度由0.8m提高到0.3m。
　　針對器件信噪比是制約無掃描成像激光雷達(dá)測距精度的瓶頸，在目前工藝水平無法大幅提升器件信噪比的條件下，提出采用高信噪比強(qiáng)