外差探测激光多普勒雷达系统性能研究

外差探测激光多普勒雷达由于具有测速精度高和可辨别速度方向等优点而广泛应用于测风、流体测速以及着陆导航等方面。对外差激光多普勒雷达的测速原理、误差来源和系统噪声进行了分析,并给出了系统的信噪比和探测精度的仿真结果。搭建了全光纤外差探测激光多普勒系统。用研制的高精度运动目标模拟器开展了相关测速实验。实验结果表明,速度测量精度优于6.7 cm/s,而且与速度大小基本无关,这与仿真分析结果相一致。     

双光束激光多普勒转速测量系统的实验验证

激光多普勒测速技术具有非接触、无磨损、精度高等优点,被广泛应用于工业、航海、航天等领域的高精度速度、加速度、长度测量。双光束激光多普勒测速技术作为其中的一个分支,具有结构简单、抗干扰强的特点。为提升双光束激光多普勒测速技术的测量精度,搭建一种测量圆周转动线速度的轴对称型双光束激光多普勒系统,采用高速响应的探测器观测差频信号。当目标的线速度为1 596.6 mm/s时,激光多普勒差频信号理论值是0.975 MHz,测量角度为0°,实验观测到的差频信号是1.013 MHz,与理论值相比误差约为3.8%;进而变换观测器的不同角度位置,测量得到的多普勒频移和0°的频移误差在0.8%以内。结果表明,该测量系统能够测量到运动物体的多普勒频移信号,同时更改双光束激光多普勒测速的观测器角度,不影响测量结果。该实验系统为后续进一步进行激光多普勒测速技术的研发打下了良好的基础。     

一维激光多普勒测速仪/单轴旋转惯导组合车载高程测量方法(特邀)

采用一维激光多普勒测速仪与单轴旋转惯性导航系统组合的方式,利用单轴旋转惯导系统倾角补偿后的姿态输出为测速仪提供高精度姿态基准,探索提高一维激光测速仪高程测量精度的新方法。针对双光束差动结构的一维激光测速仪高程测量原理及单轴旋转惯导系统倾角误差补偿方法进行了研究,以车载的方式对设计的高程测量方法进行了试验验证。完成了两组35~40 min跑车测试,第一组试验高程测量最大误差为?2.67 m,标准差为1.0094 m;第二组试验高程测量的最大误差为1.68 m,标准差为0.5880 m,达到了车载情况下连续动态高程测量精度优于3 m的预期指标。相关试验结果证明了基于单轴旋转惯性导航系统的车载一维激光多普勒测速仪高程测量方法的有效性。     

激光相干多普勒测速精度实验

激光相干多普勒测速雷达由于测量精度高、测速范围广、功耗体积小等优势广泛应用在风场测量、导航及飞行器着陆等方面。为了测试其测速精度,本文研制了速度发生器,搭建了高精度大速度范围的精度测试平台,利用搭建的测试平台对激光多普勒测速精度进行测量,在105.8266 m/s的速度下测得的精度为0.0383 m/s。对激光多普勒测速的精度进行了分析,提出了插值校正FFT频率、采用流水线的FFT处理方法、增加采样位数和提升采样频率等方法来提高测速精度。     

用于滑坡监测的自动跟踪激光表面测速系统

为实现滑坡表面速度、位移的自动实时监测,研制了一套新颖的自动跟踪激光表面测速系统(TLSV)。该测速系统基于激光多普勒效应,采用反馈控制技术,能够实现目标沿光轴方向速度、位移的精密测量,以及目标的自动跟踪。系统采用的"信号搬移消除噪声法",可以将常规去噪技术难以去除的混杂在多普勒信号中的噪声和干扰有效消除,进一步提高多普勒信号的信噪比;同时,"假随机采样一致性算法"使测速系统能够快速、准确识别目标,保证了目标跟踪的成功执行。并且,反光膜的合理应用使远距离目标的测量成为了可能。实验结果表明,该测速系统可实现目标沿光轴方向亚μm级速度、位移的准确测量,测量误差小于0.5%,测量距离大于50m。系统利用自动跟踪功能也同时实现了目标面内运动的监测,一定程度上将目标监测从二维平面扩展到三维立体空间。     

机载多普勒激光雷达指向影响分析及定标

通过分析机载多普勒激光雷达测量模式特征,考虑飞机姿态测量精度的影响,仿真分析了径向速度误差,以及多视线反演水平风场的反演精度,按照文中仿真系统的输入参数,不考虑雷达系统频率检测误差,风速测量误差小于0.3 m/s。该结果为机载多普勒激光雷达平台设计和测量模式的选择提供了参考。在此基础上,提出了一种基于地面散射信号测量的激光指向定标方法,并通过激光雷达实测数据进行验证,指向定标精度优于0.2°。     

激光多普勒测速中连续波调频非线性的分析与校正

基于多普勒效应的线性调频激光测速系统的原理是:激光照射到运动目标,引起光束频率发生改变,返回的光束与本振光进行相干混频后得到多普勒频移,进而可以推算出目标的相对运动速度值,但调频的非线性严重影响了测量结果的准确性。仿真分析了调频非线性对测量的影响,调频非线性会使混频后频移产生误差,造成速度测量不准,并且影响速度极性的判断,验证了激光调频线性度对测速有很大影响的结论,并对校正调频非线性提出了可行的方法,完成了调频线性化的矫正,降低了系统测量误差。     

双纵模He-Ne激光器的多普勒测速系统

为了进行高速及超高速测量,提出了一种基于双纵模He-Ne激光器的多普勒测速结构。阐述了双纵模激光多普勒测速的基本原理,设计了系统的光路结构,并运用数字滤波、数字自相关技术对多普勒信号进行处理。理论分析与实验结果表明:双纵模激光多普勒测速系统利用相邻两个纵模的拍频作为基频大大减小了比例因子,解决了系统进行高速及超高速测量的难题;数字滤波去除直流基底和部分噪声;自相关技术进一步抑制噪声,提高了信噪比,便于精确提取多普勒频率。测量了高速转盘上待测点切向运动的速度,测量结果的重复性精度优于0.8%。     

新型机载光电平台内部载荷相对姿态测量方法

针对新型无人机载光电平台内部载荷的安装特点及三轴万向节支撑结构,提出了一种使用高精度距离传感器进行平台内部载荷相对姿态的测量方法。首先,利用偏心旋转的基本原理建立了偏心测角的数学模型,导出了利用偏心法进行小角度测量时角度与距离变化的近线性关系;然后,结合机载光电平台内部载荷相对外框架运动的特点,通过巧妙的偏心结构设计建立载荷沿方位与俯仰方向上相对姿态测量方案;利用双偏心球面及多传感器组合有效地消除了系统径跳等误差对测量精度的影响;最后,使用高精度传感器与本文的测量方法对测量方案进行了验证。理论分析与实验结果表明,本文测量方法简单可行,测量精度优于15″,测量带宽达1.24kHz,完全满足某新型机载光电平台载荷内姿态的测量要求。具有很好的应用价值。     

姿态角随机测量误差对机载激光扫描成像的影响

研究了姿态角随机测量误差对机载激光雷达激光脚点定位精度和数字表面模型(DSM)精度的影响。分析了机载激光雷达的工作原理,推导了姿态角随机测量误差与激光脚点定位误差之间的传递关系。通过数值仿真,模拟了3种地形,研究了姿态角随机测量误差对点云及DSM的影响规律。通过半实物仿真实验,定量评价了姿态角随机测量误差对激光脚点定位精度和DSM精度的影响。仿真和实验结果表明,姿态角随机测量误差造成激光脚点定位精度和DSM精度降低。姿态角随机测量误差造成激光脚点平面坐标误差增加较大,是高程误差的4~5倍;当姿态角随机测量误差增大10倍时,激光点云三维坐标误差也增大约10倍,而DSM误差则增大40倍左右。     

几种CO2激光切雕机光开关的设计与研究

设计与研究了几种用于CO2激光切雕机的光开关,并对其性能进行了讨论和比较。     

激光威胁与对策

激光威胁主要来自于激光制导、激光雷达和激光测距等激光探测方式。要实现激光安 全,可以通过减小激光在大气中的透过率,降低激光从目标的回波能量,以及通过干扰激光威胁系统对激光信息的处理方式等手段。由于目前多种制导方式的复合利用,实现复合隐身成为当前的一个重要课题。本文分析了激光威胁方式和原理,提出了实现激光安全的途径。     

激光（laser）及其应用

本文概述了激光器的产生过程,以及它在激光通信、激光测量和激光在PCB生产中的应用前景。     

汽缸表面处理的新发展——激光珩磨

介绍了激光在发动机汽缸表面处理中的3个发展阶段:大斑点慢扫描螺旋式激光淬火、小斑点快扫描网纹式激光淬火和激光珩磨,在比较中揭示了激光珩磨的优点。并对激光珩磨的加工方法进行了探讨,从光束特性、加工原理、加工工艺等方面对YAG激光和准分子激光在激光珩磨中的使用作了对比和分析。     

高功率激光器发展趋势

对二氧化碳激光器、HF/DF化学激光器、氧碘化学激光器、光纤激光器、固体激光器、半导体泵浦碱金属激光器等高功率激光系统进行了介绍,并对高功率激光器发展趋势及内在规律进行了讨论。     

激光技术在半导体行业中的应用

激光技术自诞生以来,受到了广泛地关注,并逐步拓展了其应用领域。对激光技术在晶片/芯片加工领域的应用、激光打标技术、激光测试技术以及激光脉冲退火技术(LSA)进行简要的介绍。     

方兴未艾的二极管泵浦的激光晶体材料

简要叙述了半导体激光器现存的一些问题和二极管泵浦固体激光器的特点,评述二极管泵浦激光晶体材料的最新进展。     

美国研制的高能激光武器系统

综述了美国研制的机载、车载和舰载激光武器系统以及地基激光反卫星武器和未来的天基激光武器系统,并给出了武器的性能和有关的技术参数。     

外军激光类防空反导装备发展路线分析

研究了欧美军事强国开展的多项激光类防空反导装备研发和应用转化过程,结合外军发展的典型激光对抗装备的性能及其特点,介绍了国外激光类防空反导装备的发展历程以及装备的研制情况。指出了在现代战争中发展激光类防空反导装备的优势和重要性,分析总结了外军激光类防空反导装备的发展现状和趋势。     

激光制导武器的对抗系统研究

激光制导武器的对抗系统能够于扰、破坏激光制导武器,使其失去攻击目标的能力。给出了激光制导武器的对抗系统的原理、结构和部分性能指标。