基于ICCD的無掃描脈沖成像激光雷達系統(tǒng)研究.pdf

1、成像激光雷達是一種主動光電成像系統(tǒng)，由于其具有分辨率高、作用距離遠和獲得信息豐富等優(yōu)勢成為探測成像領域研究的熱點。無掃描成像激光雷達通過焦平面探測器實現凝視成像，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主要的成像器件。
　　本文基于間接獲得距離信息的原理，經過

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

3、時間精度系統(tǒng)同步控制技術等關鍵技術，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的增益調制無掃描激光雷達成像實驗，實驗結果表明，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改進方案，對該方案中成像所需的最佳切片數和切片過程的最佳起始位置進行了理論分析，給出了最佳切片數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)信噪比的關系式，進一步

4、得出了系統(tǒng)測距精度與系統(tǒng)主要參數的關系式。利用所建立的平臺完成了改進系統(tǒng)的室內及外場實驗，實驗結果表明，改進系統(tǒng)的測距精度在室內為0.1m，室外為0.8m?；谧罴亚衅瑪岛妥罴哑鹗嘉恢玫难芯砍晒?，提出了改進的距離選通無掃描激光雷達數據處理算法，實驗結果表明，該算法能夠將系統(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