利用调频／连续波测距技术的强度调制二极管激光雷达

本文介绍了把调频雷达测距原理用于非相干激光雷达的基本的情况，简单地讲，激光雷达发射机输出为射频副载波的幅度调制形式，其自身为线性调频。负载波信号可有一几十至低的几百兆兹的起始频率和一几百兆至低的千兆赫兹的截止频率。根据一般的ＦＭ雷达理论方程式，选择起止频率差ΔＦ来实现理想的距离分辨力ΔＲ，ΔＲ＝ｃ／２ΔＦ，式中ｃ是光速。用光电二极管非相干探测出目标反射光，并转换成电压波形，然后，该波形与初始调制波     

基于MEMS微镜的调频连续波激光雷达设计

将调频连续波(FMCW)激光测距技术与MEMS微镜扫描成像技术相结合,设计了一种新型激光雷达系统.引入平衡相干探测技术和基于辅助干涉光路的调频信号非线性校正技术,搭建了双光路测距仿真系统.在400 m以内最大测距误差不超过1.26 m,相对测量精度小于0.32％,100 m测距误差仅为0.270 8 m.为了满足FMC...     

恶劣天气对调频连续波激光雷达性能影响仿真分析

近年来,调频连续波激光雷达成为自动驾驶领域中一种富有吸引力的传感器选择。本文首先介绍了基于IQ调制器的线性调频连续波激光雷达的测距原理,针对设计指标进行了参数计算,然后利用搭建的模型研究了不同外部恶劣天气条件对系统性能的影响。结果表明该模型可以接受一定范围内外部恶劣天气的变化,为后续面向车载调频连续波激光雷达系统设计和硬件选择提供了参考依据。     

线性调频和相位编码连续波雷达之间的比较

本文对经典线性ＦＭＣＷ雷达和Ｐ３、Ｐ４相位编码连续波信号进行了比较，涉及理论延迟多卜勒响应、频谱及数字接收机处理器的性能。接收机产生一个延迟和多卜勒元素矩阵。文中考虑了三种接收机方法：（ａ）多相关处理器之前多卜勒补偿，这是匹配滤波器一般而有效的实现方法，这种方法可用于任意相位编码信号。（ｂ）第一方法（ａ）的改进，可用于Ｐ３、Ｐ４信号，其中多相关器可由ＦＦＴ有效替代，性能没有改变。（ｃ）单相关器之后     

线性调频连续波激光雷达测量方法研究

线性调频连续波激光雷达在光电器件响应速度有限的条件下,要满足较高的距离分辨率的测量要求,就需要比同体制微波雷达大得多的相对带宽。这就导致线性调频连续波微波雷达的距离与速度去耦合方法不能被直接应用。针对探测近距高速运动目标和实时性高的要求,根据激光雷达目标回波的特点,提出了一种快速线性调频信号参数估计方法,利用均匀分成两段的中频信号的傅里叶变换来获取目标的距离与速度信息。在目标距离50m,速度1000m/s,中频信噪比为0的仿真条件下,雷达测距误差小于15mm,测速误差小于10m/s。仿真实验表明,该方法具有较高的测量精度和较强的抗干扰能力。     

高频调频连续波雷达系统的模糊消除

高频调频连续波雷达常出现距离与多普勒模糊,文中引入多波形重复频率（WRF）解决这一问题。该解决方案要求,当目标被照射时,要切换波形重复频率。并对波形重复频率进行综合,以产生比预期目标多普勒频移大的公用倍频,从而解决多普勒频移模糊。介绍了模糊多普勒频移的算法。模拟评估了这项技术的性能。所得结果表明,该技术可以用于宽带电离层杂波的模糊消除。     

线性调频连续波激光雷达探测原理分析

介绍了线性调频连续波激光雷达的系统结构,量化分析了探测原理、距离分辨率及多普勒效应。分析表明,该雷达具有优良距离分辨能力,目标的距离及速度信息分别包含于中频信号的初始频率和中频调频斜率之中;通过仿真实验直观说明了比值带宽对目标速度测量影响,应采用非平稳信号处理解算目标信息。     

基于相位补偿的调频连续波大长度测距中的色散校正

基于调频连续波测距的原理搭建并改进了双光路调频连续波测距系统,在测量光路增加光纤延迟线使测量距离拓展到了65 m.还研究了等光频重采样中色散的影响,推导出了带有色散和光纤延迟线的重采样模型,提出了在调频连续波大长度测距中通过频率幅度来调节相位补偿系数的色散校正方法.实验表明,在45~65 m的范围内增加了光纤延迟线并且有效的校正了色散,校正色散后在65. 165 m处测距值与干涉仪测量值最大误差小于500μm,标准差为246μm,频谱分辨力高达123μm,十分接近理论分辨力.文章的研究为调频连续波大尺寸测量提供了可行性的参考.     

锯齿调频连续波建模与数值仿真

锯齿调频连续波由于测距精度高,在测距系统中有着广泛的应用.为了描述锯齿调频连续波多个调频周期中的频率和相位变化及跨越调频周期时的不连续性,结合具有一定周期性和不连续性的模数函数,推导了锯齿调频连续波的频率和相位的数学表达式,并进行建模及仿真.通过对频率与相位的微积分关系的推导解析地验证了数学表达式的正确性.数值仿真结果也表明:频率和相位的数学表达式满足微积分的关系,是频率与相位的正确的表达式,能够描述锯齿波调频在跨越调频周期时的不连续性.提出的锯齿调频连续波的多调频周期频率与相位表达式可为进一步研究锯齿调频连续波测距过程提供基础.     

调频连续波相干激光雷达的多脉冲频域相干累积研究

针对相干激光雷达在低空、远距离、高动态目标探测等应用场景中存在的弱信号探测问题,基于调频连续波相干激光雷达,采用多脉冲频域相干累积方法提高激光雷达弱回波信号的信噪比。结合调频连续波理论,分析了信号幅度起伏和相位起伏对多脉冲频域相干累积信噪比效果的影响,实验结果表明,经过M脉冲周期的频域相干累积,微弱回波信号对数信噪比可提升10lg M dB,并且信号幅度起伏、相位起伏可导致多脉冲相干累积信噪比低于理想相干累积信噪比,对于均值分别为2.25×10^-4、1.65×10^-4和相对起伏幅度分别为0.69、0.93的回波信号而言,相位补偿后的回波信号在50脉冲周期内相干累积信噪比的误差因子最大为0.57%、0.3%,该多脉冲频域相干累积方法对相干激光雷达在远距离目标探测、微弱信号接收方面的应用具有重要意义。     

基于干涉仪动态相移的光纤激光器跳模检测方法

针对已有方法在单频光纤激光器跳模检测中存在的不足,提出一种基于非平衡光纤Michelson干涉仪动态相移的跳模检测方法。使用干涉仪将激光器跳模时的光频突变转换为相位工作点的突变,并通过同步监测相位工作点的正余弦函数两路信号来跟踪与判断它的动态相移,成功实现了对超窄线宽掺铒光纤环形激光器偶发的随机跳模以及由开机瞬态热效应触发的连续多次跳模的测量与分析。结果表明,该方法检测灵敏度高,跳模判据实时直观,并能测量跳模前后可能发生的频漂,为评价单频光纤激光器的模式稳定能提供有效的测试手段。     

基于光纤M-Z干涉仪相干度变化的超窄线宽激光器跳模检测研究

超窄线宽激光器随机发生的跳模现象,作为一种干扰或噪声,是降低光学相干检测系统性能的重要因素。为了有效检测单纵模超窄线宽激光器的模式稳定性,提出一种基于光纤M-Z干涉仪的超窄线宽激光器跳模检测方法,该方法通过在干涉仪内引入相位生成载波(PGC)外调制技术,将激光器跳模过程中光源相干性的变化转化为干涉仪相干度的突变,从而实现对整个跳模过程的实时监测。实验结果表明,该方法在检测灵敏度上有明显优势,能够有效监测跳模的持续时间、模式竞争随时间演化的动态过程等跳模细节,尤其适合用于短直腔激光器的跳模检测,并且能为光纤激光器跳模现象的预测与主动抑制提供重要参考。     

单激光器复用法提高调频连续波激光测距分辨率

可调谐激光器的调制线性度和调制范围是限制调频连续波激光测距测量分辨率的主要因素.利用单个调制范围较小的可调谐激光器对单个目标进行调频连续波激光测距时,对目标进行多次测量,再将经过等光频间隔采样的信号进行信号融合可以达到提高测量分辨率的目的.该方法可以有效降低调频连续波激光测距对激光器调制范围的要求,且容易实现、系统组成简单,有利于将调频连续波激光测距引入工业大尺寸测量、空间技术、测绘等领域.     

基于相干探测技术的远程激光雷达

设计了一种基于相干探测技术的远程激光雷达,采用全光纤化系统设计方案,实现了系统的小型化。介绍了远程激光雷达系统的组成、原理和外场试验。测试结果表明,在100 km 大气能见度条件、采用20 滋J 脉冲能量下激光雷达能够实     

FMCW测距雷达数字信号处理器设计仿真

提出了一种调频连续波(FMCW)测距雷达信号处理器的数字实现方案，它将快速傅立叶变换(FFT)和现场可编程门阵列(FPGA)技术相结合，可实现FMCW雷达低成本、高精度的测距功能。仿真和测试结果表明该方案可用单芯片完成数字信号处理器的硬件设计，可在一些小型。FMCW测距雷达上应用。     

基于FMCW雷达的自适应生命信号提取方法

为了进一步提高调频连续波（FMCW）雷达自适应提取生命信号能力,通过提高距离分辨率提取被测目标位置距离维处的人体生命信号,利用改进的快速互补集合经验模态分解（IFCEEMD）对生命信号分解,从分解得到的若干个固有模态函数（IMFs）中利用筛选准则分离出呼吸、心跳信号。实验结果表明,所提出的方法能够快速、准确地提取出不同呼吸状态下的呼吸频率和心跳频率,并且有效地消除人体身体随机抖动带来的干扰。     

基于多项相位变换的线性FMCW雷达目标加速度和速度估计方法

在线性调频连续波(LFMCW)雷达中,加速度运动目标回波存在多普勒频谱畸变现象,造成目标检测性能和参数估计精度损失.本文提出的方法首先将多普勒信号作多项相位变换,并在变换后的信号频谱中估计出目标的加速度,然后对多普勒信号进行加速度补偿,最后在补偿后的多普勒信号频谱中估计出目标速度.仿真分析表明这种方法能够以较小的运算量,达到改善加速度运动目标的检测性能和速度估计精度的目的.     

基于中国余数定理的跳频信号相时延估计方法

跳频信号每跳带宽窄且多跳间积累困难,利用传统方法对其时延估计精度都很低。针对该问题,该文充分挖掘跳频信号宽跳带的潜能,建立了多频点相时延估计模型,把时延估计问题转化为整周模糊求解问题;然后在解模糊过程中引入中国余数定理,针对非合作场景中模数无法选择的问题,提出一种基于虚拟频点的干涉相位外推方法,构造出鲁棒中国余数定理的适用条件;最后采用闭式鲁棒中国余数定理解算整周模糊,得到高精度的相时延。该方法具有精度高、运算量小、不依赖于信道衰落特性的优点。仿真结果验证了所提模型及方法的有效性和正确性。     

机载激光雷达测距性能研究

本文分析了扫描角度和航高对机载激光雷达的回波功率、信噪比和测距精度的影响。计算表明,随航高和扫描角度的增加,回波信号功率衰减,信噪比降低,测距误差增大。本文尝试性地提出了解决问题的方法。     

基于FMCW的大斜视SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波信号形式,该文对基于调频连续波的大斜视SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而导致目标的径向移动。同时,针对调频连续波SAR大斜视Dechirp数据,提出了时域走动校正、频域多普勒频移校正、距离弯曲校正的改进R-D算法,仿真数据处理结果验证了该文分析的正确性和所提算法的有效性。另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,该文也分析了其对成像造成的影响。