机载合成孔径激光雷达相位调制信号性能分析和成像处理

该文将相位调制信号用于机载合成孔径激光雷达,分析了3 种相位调制信号的性能,研究了相位调制信号的收发方式和成像处理方法。针对机载合成孔径激光雷达观测幅宽较小的特点,对基于线性调频信号的相位调制信号,提出采用去调相接收方式,以大幅度降低宽带信号的AD 采样率。对3 种相位调制信号所做的成像仿真结果表明了该方法的有效性。      

合成孔径激光雷达技术及现状

介绍了一种新体制激光雷达——合成孔径激光雷达,简述了它的工作原理,对比分析了它的优势,重点阐述了合成孔径激光雷达的关键技术及其面临的技术难题,同时也介绍了合成孔径激光雷达的研制现状,并对我国合成孔径激光雷达的研制提出了建议。     

合成孔径激光雷达技术综述

合成孔径激光雷达具有大大高于微波合成孔径雷达的分辨力、能够进行远距离、大面积成像等多种优点, 正成为国内外的研究热点, 并逐渐走向工程化, 以此为背景对合成孔径激光雷达技术进行了综述。首先分析了激光雷达的优缺点, 说明了研制新体制激光雷达的重要性; 介绍了合成孔径激光雷达国内外的技术进展, 对其工作原理进行了较为详细的描述, 并结合原理介绍了一个典型的合成孔径激光雷达系统; 通过对国内现有技术条件的分析, 讨论了我国目前研制合成孔径激光雷达的难点, 并对其发展前景进行了展望。     

合成孔径激光雷达技术综述

合成孔径激光雷达具有大大高于微波合成孔径雷达的分辨力、能够进行远距离、大面积成像等多种优点,正成为国内外的研究热点,井逐渐走向工程化,以此为背景对合成孔径激光雷达技术进行了综述。首先分析了激光雷达的优缺点,说明了研制新体制激光雷达的重要性：介绍了合成孔径激光雷达国内外的技术进展,对其工作原理进行了较为详细的描述．并结合原理介绍了一个典型的合成孔径激光雷达系统;通过对国内现有技术条件的分析,讨论了我国目前研制合成孔径激光雷达的难点,并对其发展前景进行了展望。     

激光雷达逆合成孔径成像技术现状及关键问题

逆合成孔径成像激光雷达是成像雷达体制的创新和拓展,是逆合成孔径技术和激光雷达技术的创造性结合,以其理论上优异的成像性能和在军事、民用领域的应用前景引起了人们的关注.结合国外典型的逆合成孔径成像激光雷达系统,介绍了该技术的研究进展和现状,理论上分析了激光波段逆合成孔径成像技术相比于微波波段的优势和瓶颈,该技术具有方位向分辨率高、相干积累时间短等优点,但其较大的多普勒频移致使运动补偿相位校正十分困难,讨论了激光雷达逆合成孔径成像技术发展面临的关键问题,诸如激光光源频率稳定性需求、相干探测条件、运动补偿和大气传输补偿等.为进一步对激光雷达逆合成孔径成像技术进行深入理论和实验研究打下了基础.     

逆合成孔径成像激光雷达微多普勒特征分析

逆合成孔径成像激光雷达是一种结合将激光信号和逆合成孔径原理相结合的新体制雷达,能实现对运动目标的超高分辨成像,为提取目标的精细微动特征提供了新的途径。研究了基于逆合成孔径成像激光雷达的目标振动微多普勒特征,分析了目标运动时激光信号的高载频和大带宽对目标微多普勒特征的影响,并通过仿真实验对基于逆合成孔径成像激光雷达的目标微多普勒特征和基于微波波段逆合成孔径雷达的目标微多普勒特征进行了比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达能够提供足够的分辨率来分析微小目标微动部件带来的多普勒效应。     

逆合成孔径成像激光雷达微多普勒特征分析

逆合成孔径成像激光雷达是一种结合将激光信号和逆合成孔径原理相结合的新体制雷达,能实现对运动目标的超高分辨成像,为提取目标的精细微动特征提供了新的途径。研究了基于逆合成孔径成像激光雷达的目标振动微多普勒特征,分析了目标运动时激光信号的高载频和大带宽对目标微多普勒特征的影响,并通过仿真实验对基于逆合成孔径成像激光雷达的目标微多普勒特征和基于微波波段逆合成孔径雷达的目标微多普勒特征进行了比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达能够提供足够的分辨率来分析微小目标微动部件带来的多普勒效应。     

合成孔径激光雷达

介绍了一种新体制的激光成像雷达棗合成孔径激光雷达,对它的成像基本原理、国内外研究进展和回波信号基本处理方法作了描述,介绍了它的关键技术和国内外技术差距,指出其在军事、科学研究、工业生产中都有广阔的应用前景.     

使用差分相位调制解决盲自适应恒模算法相位旋转问题的研究

恒模算法CMA是一种重要的盲均衡自适应算法,但存在相位旋转问题,本文研究把差分相位调制应用到CMA盲均衡系统中,解决恒模算法的相位旋转问题。通过跟MCMA算法比较,证明了这种方法可以补偿信道任意角度的相位失真,能更有效地解决恒模算法的相位旋转问题,并且能够抵抗一定的多普勒频移。仿真结果表明这种方法降低了CMA盲均衡系统的误码率,提高了系统的性能。     

随机相位误差影响条带模式合成孔径激光雷达成像的数学模拟

利用基于准单色光衍射光学理论获得的条带模式合成孔径激光雷达(SAL)数据方程,具体分析了系统各参数误差对方位向相位误差的影响,指出载频和目标距离的变化是影响方位向成像的重要因素,目标距离变化微米量级大小即能导致图像完全散焦.对于一个条带式SAL实验室演示成像系统,给出了点目标和扩展面目标在存在不同程度随机相位误差下的仿...     

脉冲调制激光雷达水下成像系统

针对水下目标探测应用场景,给出了相应的532 nm波长激光雷达系统参数,结合条纹管激光雷达和载波调制激光雷达的优点,设计研制了一套水下三维成像增程激光雷达原理样机。相对于常见的微波调制激光产生高频脉冲的方案,该原理样机采取调Q技术压缩激光脉冲,再结合F-P腔的特性产生高频激光脉冲,具有峰值功率高和输出能量高的优点。实验结果表明,该原理样机在清水环境中成像距离优于20 m,能够捕捉到13 m处直径9 mm的目标细节;在浊水环境中的信号处理增程能力达到81.4%,相对距离分辨误差为0.01 m。所获得的实验结果为进一步提升水下激光雷达的成像距离和分辨率进而发展水下成像装备奠定了基础。     

三维无扫描成像激光雷达原理改进与仿真

提出了基于半方波一方波相关法的三维成像激光雷达.介绍了测量方案推导了算法.并用Matlab的Simulink工具对测距原理进行了仿真,还对测距精度进行了分析.理论分析表明,半方波一方波相关可以使调制深度均达到1.2,能极大地提高空间分辨率.仿真证明了此种相位法的正确性,为实际三维成像激光雷达的研制奠定了基础.     

激光成像雷达成像仿真技术研究

提出了一种模拟激光成像雷达图像的新方法,该方法基于激光成像雷达的基本工作原理,结合激光在大气传输过程中的消光效应和激光成像雷达的光电噪声,对整个成像过程进行了高精度模拟.实验结果表明,该方法仿真的激光回波波形与实测波形比较接近,仿真得到的图像具有较高的可信度,并且已经在激光成像雷达样机设计和后继的匹配定位导航研究中得到应用.     

载波调制激光雷达滤波带宽的半实物仿真平台

将脉冲激光调制成更窄脉宽的脉冲串,并作为激光雷达信源信号用于水下探测,在接收端采用窄带滤波器的方案被证明可以有效抑制海水后向散射对水下探测的影响。在实际应用中,在调制频率一定的情况下,接收端滤波器带宽设计直接决定系统对海水后向散射抑制能力。在研究海水水质参数与脉冲激光频率展宽的基础上,构建海洋载波调制脉冲激光雷达半实物平台进行仿真实验研究。半实物仿真表明,随着滤波带宽增大,对比度提升呈现出了先增大后缓慢下降的趋势。最后通过实验结果的对比分析给出了一种滤波器带宽设计方法。     

A conceptual design for a spaceborne 3D imaging lidar

First generation spaceborne altimetric approaches are not well-suited to generating the few meter level horizontal resolution and decimeter accuracy vertical (range) resolution on the global scale desired by many in the Earth and planetary science communities. The present paper discusses the major technological impediments to achieving few meter transverse resolutions globally using conventional approaches and offers a feasible conceptual design which utilizes modest power kHz rate lasers, array detectors, photoncounting multi-channel timing receivers, and dual wedge optical scanners with transmitter point-ahead correction.     

合成孔径成像激光雷达旋转目标成像

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源成像系统,它的一个突出优势是可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果.首先,概述了理想情况下旋转目标成像的基本原理,分析了合成孔径成像激光雷达的二维分辨率.然后,针对合成孔径成像激光雷达实验中遇到的实际问题,即不能实现理想转台,会引入平动使包络相位无法对齐,进而影响成像质量,甚至无法成像.给出包络对齐和初相校正的平动补偿方法.包络对齐利用脉冲之间的相关性进行对齐;初相校正以转台模型的理想转台中心的相位为基准实现相位的对齐.最后.给出实验系统框图、工作模式、实验参数设计和最终成像效果图,对比了包络对齐和初相校正的结果,验证了系统的有效性和平动补偿的必要性.     

Phase modulated active antenna

The authors demonstrate that an active microstrip antenna consisting of a rectangular patch radiator peripherally loaded with a GaAs MESFET can be operated simultaneously as a signal source and as a phase modulator. The experimental and simulated results presented illustrate the degree to which phase modulation can be obtained by applying variable DC bias to the active antenna in the presence of a fundamental frequency injection locking signal.<>     

基于Mach-Zehnder干涉仪条纹成像技术的多普勒测风激光雷达鉴频系统研究及仿真

多普勒激光雷达在大气风场探测中已经得到广泛应用。相比于Fabry-Perot（F-P）干涉仪、Fizeau干涉仪,Mach-Zehnder（M-Z）干涉仪作为鉴频器具有透过率高、探测谱的范围宽、能进行视场展宽而获得大光通量、所成直条纹可以与CCD匹配等优点,同时也可以实现大的风速探测范围,弥补现有直接探测多普勒测风激光雷达探测范围较小,探测灵敏度的非线性的问题。分析了基于M-Z干涉仪条纹成像技术的激光雷达大气风场探测原理,对干涉仪鉴频系统进行了参数优化设计及仿真分析,通过设定实验参数,获得仿真结果,进行数据反演,得到风速值与理论结果基本一致。     

光子累计方法在成像激光雷达中的应用研究

介绍了一套自行研制的采用光子计数探测的1064nm激光雷达系统。理论分析了光子计数探测技术和信噪比的改善．实验研究了改善信噪比的脉冲累计方法。给出了光子累计脉冲与信噪比之间的平方根关系,以及不同距离下的探测结果。另外,讨论了光子累计在两种成像方式下,相同参数的数值模拟和比较。结果表明：采用大发射光束和光子累积方法进行探测的信噪比,比单光束、大光强和逐行扫描方式的探测在理论上要好些。即探测概率高。     

直接探测激光雷达系统的建模与仿真

从直接探测激光雷达系统的建模、激光雷达仿真系统的研究、计算机仿真实验等方面介绍了进行激光雷达系统仿真设计的理论和实践。从虚警概率、探测概率、信噪比和阈值噪声比决定最大探测距离的这一角度阐述建立直接探测激光雷达模型;假设在直接检测方式下,探测器噪声可以用高斯概率密度函数表示;考虑了大气分子和气溶胶的吸收和散射作用;仿真系统参数输入中尽可能考虑了实际系统的各种参数要求。仿真实验表明仿真软件能够客观地反映直接探测激光雷达在不同条件下应该探测的结果。