基于卡塞格林系统的激光测距接收光学系统的设计

针对远程激光测距系统的轻量化、小型化需求,采用了大口径卡塞格林物镜光学系统,达到了用较小的发射功率实现较远的目的,同时加入了与视场匹配的视场光阑,来抑制杂散光对探测能力的影响。通过合理优化布局,平衡系统横向尺寸与主次镜遮挡比需求,最终采用了8×望远系统与大相对孔径的聚焦系统组合的结构方式,优化后的系统成像质量好,结构紧凑,重量轻,满足实际应用需求。     

大视场多星体弱目标同步提取技术研究

介绍了在大视场、复杂背景、强噪声环境中多星同步提取的一些方法。对杂散光的消除主要采用有效的光阑设计方法；对背景噪声的剔除主要采用数字图像处理方法。通过大量的实验表明，这些方法在一定程度上能有效地抑制复杂背景和强噪声给星体目标提取带来的不利影响。     

摆镜在1.2 m望远镜激光测距接收系统中的应用分析

在月球激光测距与空间目标白天激光测距中，强烈的背景噪声会大幅降低测距成功率，在云南天文台1.2 m望远镜激光测距系统的接收光路中加入可调视场光阑，通过改变视场光阑孔径大小来调整接收视场，可减少背景噪声。但受到速度光行差等因素的影响，在接收视场减小到几个角秒时，回波会被光阑挡住无法通过，探测器接收不到回波信号。为解决这一问题，提出在视场光阑前加入二维偏转摆镜的方法，控制摆镜偏转使偏离的回波通过光阑中心被探测器正常接收。以高轨卫星和同步轨道卫星为目标，测量了回波信号偏离视场中心的角度值，并仿真分析了使用摆镜校正偏离角度值的效果。结果表明，该方法可以在小视场激光测距时快速高精度校正回波信号，可为满月时月球激光测距与空间目标白天激光测距提供支持。     

月基望远镜杂散光PST研究与测试

针对月基望远镜（LOT）杂散光抑制能力的验证,在地面采用点源透过率法对其遮光罩视场外杂散光抑制比进行了测试,并利用光学系统视场外不同离轴角的点源透过率（PST）来评价其杂散光抑制比。该PST测试方法突破了以往的杂散光测试方法,采用高精度星模拟器与EMCCD结合的思路,保证了探测器在其线性区域内具有大动态范围探测能力的特性,其动态探测范围可达1012,可满足指标PST（在22离轴角）测试值10-7的要求。该方法能更客观、更直接地反应遮光罩的杂散光抑制能力,其PST（在22离轴角）测试不确定度可优于60%,远远高于以往杂散光抑制比的测试精度。另外,讨论了该测试方法需改进的几点措施,PST测试预期目标可达10-12。最后通过试验对LOT相机遮光罩的杂散光抑制比进行测试,验证了LOT相机杂散光抑制比满足设计要求。     

星敏感器光学系统设计及杂散光抑制技术研究

在星敏感器实际应用中,光学系统杂散光的存在会引起星点模糊或者被遮挡。文中根据星敏感器对口径、视场、光谱范围和探测能力的要求,采用Code V软件完成了星敏感器光学系统的设计,最终设计参数为口径15 mm、视场18°、光谱范围400~750 nm、探测能力5等星,并利用CAD画图软件设计了锥形结构遮光罩,遮光罩叶片视场边界为19°,共9片挡光环,最前端面距离窗口玻璃190.76 mm,最前端面口径108.76 mm,太阳规避角25°,同时利用ASAP软件分析了光学系统对杂散光的抑制能力,根据杂散光评价指标点源透射比(PST),在25°太阳规避角时,系统满足5等星探测能力需求,验证了杂散光分析方法、分析模型的正确性。     

多脉冲激光测距信号处理技术研究

多脉冲探测体制的激光测距可以有效提高目标探测能力,在这种探测体制下,根据多脉冲激光回波信号的特点,提出了基于DSP的多脉冲测距体制信号处理实现方法,并进行了实验。实验结果表明,采用三脉冲测距体制时测距仪测距能力提高了5dB。     

白天空间目标激光测距微弱信号探测方法

白天空间目标激光测距数据有助于提高空间目标定轨精度,在航天科研方面具有重要应用价值。白天天空背景较亮,激光测距回波信号一般很弱,从较强背景光中识别出微弱的空间目标激光回波信号十分困难。针对白天空间目标激光测距微弱信号探测技术难题,从白天天空背景噪声影响估算入手,计算了不同探测阈值情况下的测距虚警率,分析了白天激光测距距离门宽与探测阈值的关系,给出了白天对空间目标激光测距的回波信号探测阈值,提出了基于多光子探测器的白天激光测距微弱信号探测方法,并对其可行性进行了实验验证,该研究成果可应用于白天空间目标激光测距系统设计及新型激光测距系统发展研究等方面。     

大视场日冕仪光学系统杂散光抑制

大视场日冕仪主要用来对215倍太阳半径内的日冕进行全周向观测以监测太阳活动并对影响日地空间的灾害性空间天气进行预警。根据杂散光抑制要求,将大视场日冕仪的光学系统设计成外掩透射式二次成像结构,其光学系统长度为355.89 mm,视场为±20°,焦距为40 mm。将大视场日冕仪杂散光按照光强分为三级,其中一级为太阳直射光,二级为外掩体和外窗口边缘的衍射光,三级为内掩体表面反射光、物镜口径边缘的衍射光和散射杂散光。对这三级杂散光分别进行抑制后得到内视场的杂散光抑制水平为10-9量级,外视场的杂散光抑制水平为10-13量级。     

CO2激光雷达文摘

87.101采用外差探测的脉冲TEA CO2激光雷达——J.M.Cruickshank,AD-A078323.对一台实验性激光测距机作了测距实验,该测距机使用混合型TEA CO2激光发射机和外差探测接收机.文章对该装置作了描述,其中包括工作原理和运转性能.在预先已测过特性的靶上,测距能力达5km,在自然靶上测距能力达32km.     

用于机载远程测距的单光子探测关键技术仿真研究

机载微脉冲激光测距是一种新体制的激光测距技术,通过采用单光子回波探测来实现远程测距。针对机载远程测距的应用需求,对激光回波信号、背景光特性进行了理论研究和数值计算,并完成了设计参数的仿真优化。将空间滤波和光谱滤波组合使用,有效地抑制了背景光噪声,实现了100 km的远程测距;通过双通道分光,大幅度提高了测距的动态范围,将测距盲区减小到500 m。实验表明,微脉冲激光测距系统能够有效探测500 m~100 km距离内的目标回波,探测概率PD不小于96%,虚警率PFA不大于0.3%。     

收发一体式激光测速仪光反馈噪声的抑制

针对一种收发一体式激光测速仪信噪比低,导致灵敏度差的问题,提出了针对收发一体式激光测速仪光反馈噪声抑制的方法。通过调整出射窗角度来减少镜面反射,增加光阑减少进入半导体激光器中的杂散光光通量,调节原向反射屏与半导体激光器间的相对位置关系等具体方法,有效地降低了光反馈噪声对信号的影响。验证实验表明通过对光反馈噪声的抑制,较好地改善了测试系统的信噪比,在工程实践中可提高该系统的动态范围以及小信号的识别能力。     

相位式激光测距仪的改进设计

文章在分析目前常见的激光测距仪原理和机构的基础上,提出了在相位式测距仪中,利用欠采样技术与同步检测原理改进测相方法,来降低数据处理的复杂程度;同时文中还阐述了利用晶体滤波器和直接数字频率合成计（DDS）进行滤波及产生调制信号,改进测距仪的滤波与调制手段。实验结果表明,采用文中设计方法搭建的测距系统,整体结构和性能均得到了改进,数字化与自动化程度提高,还增强了测距仪的适用性。     

高精度激光动态测试技术初探

激光测距仪在研究过程中,主要是通过地面检测方法对测距仪的性能指标等加以测试研究,在整个工作过程中也是重要的工作内容.根据激光测距仪的基本工作原理,再设计出高精度激光动态测试系统,综合分析影响高精度的误差因素等,最终能够实现对激光测距仪的精度测量.相比起传统测试方法而言,激光测距仪具有以下两种特点:其一,精度高;其二,模拟距离动态的范围比较大.研究结果表明,高精度激光动态测试系统距离范围能够达到16m~28km,模拟精度超过0.16m.高精度激光动态测试系统在操作过程中既简单又方便,除此之外,具有比较强的实用性.高精度激光动态测试系统能够满足现阶段各种激光测距仪的基本需求.     

激光告警系统威力试验方法探讨

分析了现有的激光告警距离试验方法中存在的问题,提出了依照激光测距机实际最大测程来评价激光告警系统威力的方法.     

光电成像系统激光有源干扰技术及其计算机仿真

从电子对抗的角度探讨了激光杂光对成像系统成像效果的影响,并利用计算机对其干扰效果进行了仿真。实验及仿真结果表明,激光杂光可以实现视场外对光电成像系统的有效干扰,并使成像系统的输出呈现成面积的干扰效果。     

非合作目标脉冲相位式激光测距仪的测程研究

对于非合作目标的中程距离测量, 从测距范围、测量精度、速度和可靠性的折衷方面来讲, 脉冲相位式激光测距法优于常规的脉冲法测距和连续波相位法测距。在脉冲相位式激光测距中提出采用连续发射的正弦调制脉冲信号提高发射激光的峰值功率以提高测程, 但发射激光的平均功率被保持很低保证了发射激光对人眼的安全。同时根据硅雪崩光电二极管(Si-APD)噪声谱密度理论, 设计了具有温度补偿和反馈电阻噪声补偿的激光测距仪前放接收模块, 详细分析了背景光, 反向高压和反馈电阻对于Si-APD接收性能的影响。实验表明：根据该方法设计的前放接收模块使测距仪接收系统获得最大信噪比, APD工作在最佳倍增状态,从而提高测距仪的探测灵敏度和最大测程。     

一种激光雷达系统测定热表面轮廓的方法

基于Max.E.Bair的相位测距原理[1],给出一种无合作目标的激光雷达系统,测定热表面轮廓的方法[2,3].详细分析了高温炉内耐火绝热层的测量条件,论述了激光雷达相位测距仪原理,给出了原理图和光学系统结构图.