条纹管激光成像雷达水下探测成像研究进展

条纹管激光成像雷达是一种新型的闪光式激光雷达,具有大视场、高分辨率及高探测灵敏度等特性.可直接给出目标的四维像(三维几何距离像+一维强度像),是目前激光水下三维成像的主要技术之一.自主研制了一套单狭缝条纹管激光成像雷达,可实现对远距离目标成像和系统集成.在水质较浑浊的黄海海域,利用此雷迭首先完成了若干水下目标探测实验,获得不同深度及不同表面材质的目标条纹像,最大探测深度为5 m;其次完成了海表面波成像实验,获得重构后的海表面波四维像,可清晰辨别海面粗糙度及波高变化.实验结果表明:条纹管激光成像雷达在水下探测、避障及海洋波谱分析等方面有较好的应用前景.     

条纹管紫外激光成像技术方案及性能分析

介绍了利用条纹管作为探测器实现紫外激光成像的技术方案,阐述了条纹管紫外激光成像的工作原理,设计了核心器件的技术指标,理论分析了整个系统的性能,重点计算了激光成像系统的探测距离,理论证明了条纹管紫外激光成像系统的技术可行性。     

条纹管激光成像雷达目标三维重构快速算法

实现目标实时动态追踪与识别是条纹管激光成像雷达中亟待解决的问题,针对条纹管激光成像雷达峰值探测三维重构算法运算时间长的问题,提出一种抽样插值目标三维重构算法,以一定的抽样率对条纹图像等间隔抽样并插值运算,再进行峰值特征提取运算。当抽样率为4%时,对于探测距离为706 m的目标,抽样双线性插值重构法的运算速度比原重构法提高了2.3倍,三维重构矩阵的相关系数约为0.99;抽样最近邻插值重构法的运算速度比原重构法提高了3.5倍,三维重构矩阵的相关系数约为0.98。实验结果表明所提算法可以提高目标三维重构速度,并且目标条纹图像帧幅数越多,目标三维重构速度改善效果越好。     

条纹管激光成像雷达数据处理系统分析与设计

条纹管激光成像雷达(STIL)的大视场、高帧频、高空间分辨率和时间分辨率等特点要求其数据处理系统具有相应的高性能。通过简要分析条纹管激光成像雷达数据处理的内容及性能要求,对条纹管激光成像雷达数据处理系统进行了分析和设计。简要介绍了条纹管激光成像雷达的典型系统结构,通过详细分析条纹管激光成像雷达数据处理内容,将所需处理的数据分为延时触发信号和条纹图像两类分别进行研究。根据系统指标要求,对比不同时序控制方案的优缺点,设计了基于Altera可编程控制(CPLD)的高精度可调谐数字延时控制子系统,以保证系统各部件严格按既定时序运作,实时捕获目标条纹图像并进行处理;通过对比不同的图像处理系统实现方案,分析系统硬件成本、建立周期和开发难度等因素,设计了以智能相机为核心的条纹图像处理系统。在此基础上,初步建立起条纹管激光成像雷达数据处理硬件平台。     

条纹管激光成像系统中CCD性能分析

介绍了条纹管激光成像技术的工作原理,说明了CCD在成像系统中的作用和对系统指标的影响.针对条纹管激光成像系统的需求,讨论了几种体制微光CCD的工作原理,并进行了性能参数的对比分析,对比了ICCD和EBCCD各自的优缺点,在此基础上,提出了系统CCD选择方案.     

单狭缝条纹管激光雷达的成像

介绍了一种新型激光三维成像方法,该方法用条纹管作为成像系统的接收端,使激光三维成像雷达具有高帧频、大视场角的特点.理论上介绍了该方法的成像原理,用实验验证了它对远距离目标的成像能力.建立了一套条纹管激光成像的演示系统,测定了系统中的关键参数,获得了室内、室外特定目标的条纹像.证实了这种条纹管激光三维成像方法的可行性.并对完善该套成像系统提出了自己的见解.     

条纹管成像激光雷达条纹数据提取算法

条纹管成像激光雷达(STIL)是一种新型闪光式激光成像雷达,具有大视场、高分辨率、高帧频等优点,其条纹数据的准确提取是后期目标图像三维重构的关键,现有的峰值探测法忽略了噪声与CCD采样误差对目标条纹数据偏差的影响,在提取条纹数据时存在较大的误差。针对其影响并基于对特定回波波形及理论回波波形的分析,提出了一种新的条纹数据提取算法,不但能够有效降低噪声和CCD采样误差对条纹数据提取的偏差,更能够方便地去除系统的整体综合噪声。为验证该算法的准确性,设计了阶梯目标成像实验,实验结果表明该方法可以明显提高条纹管成像激光雷达条纹数据提取的精度。     

一种用于激光成像雷达的条纹管研制

简述了条纹管的工作原理。设计制作了一种可用于激光成像雷达的条纹管。测试表明,该条纹管时间分辨率达到50 ps／lp,空间分辨率为20 lp／mm,光阴极有效面直径为15 mm。     

单狭缝条纹管激光雷达四维成像实验

用条纹管作为接收端的激光成像雷达已经成为非扫描雷达中的重要部分,具有大视场、高帧频的优点,在军事上有着广泛的应用前景。用条纹管激光雷达四维成像实验平台对远距离目标进行了成像实验,给出条纹像和目标之间的对应关系,用多幅条纹像重构了目标的四维图像。实现了这种体制的激光雷达对远距离目标的成像。并且分析了狭缝、重叠率等参数对成像精度的影响。     

条纹管失真效应分析及其对多狭缝成像的影响

设计了一套多狭缝(MS)条纹管成像系统\.在成像过程中,激光经扩束之后照射到目标上,目标的反射光经过接收系统聚焦在光纤图像变换器上,将面图像变换为线图像后,耦合到条纹管光电阴极上,在条纹管的偏转电压作用下,对不同距离目标回波信号进行不同程度的偏转,再经过图像的还原,获得不同目标的距离像。在图像的还原过程中,条纹管在荧光屏上的成像失真问题严重影响图像的恢复能否成功。对条纹管成像失真原因及其对图像还原的影响进行了分析,模拟了条纹像出现不同失真时对图像还原的影响,结果表明,条纹图像的拉伸达到5%左右或者局部倾斜达到0.5%时即可对目标图像的还原造成明显的影响。     

多狭缝条纹管激光雷达系统设计及实验研究

介绍了多狭缝条纹管激光雷达的技术优势,说明了多狭缝条纹管的成像原理.设计了采用多狭缝条纹管成像的实现方案,具体分析了多狭缝条纹管、光纤变换器及光锥、激光器及发射和接收系统、CCD图像获取及处理系统等各个组成单元的性能.搭建了一套成像演示装置,进行了原理实验,通过对目标条纹像的分析,表明该系统能够同时获得目标距离像和强度像,验证了该方案的可行性并初步展示了该系统的基本性能.     

大气探测激光雷达自动准直方法综述

大气探测激光雷达工作之前,首先要调整发射激光束与接收望远镜光轴的平行（又称准直或对光）,使得接收到正确的回波信号。准直过程一般分为手动和自动两种,手动准直费时费力,有一定的随机和任意性,难以定量评估。因此,高精度、高效率激光雷达自动准直系统的研制是提高激光雷达自动化程度和确保正确探测数据的有效手段。介绍了大气探测激光雷达的工作原理,自动准直方法研究的重要性;综述了大气探测激光雷达自动准直方法,其中着重介绍了激光雷达发射激光的扫描方法和自动准直结果的判定方法,最后比较了不同自动准直方法的优缺点。     

基于蓝绿激光雷达的海洋赤潮探测方法研究

对基于蓝绿激光的海水光学传输信道特性进行了分析,提出了利用蓝绿激光雷达探测海洋赤潮的新方法。利用蓝绿激光具有较强的海水透过性,可以获取较深海域的赤潮信息。通过检测海水中蓝绿激光的后向散射信号,可以实现对海洋赤潮密度信息的获取。在分析海洋赤潮粒子吸收和散射特性的基础上,建立了基于蓝绿激光雷达的海洋赤潮密度探测模型。通过仿真计算,证明该模型可以有效探测出海洋赤潮密度的大小,进而可以实现对海洋赤潮消长过程的监测和预报。     

激光雷达常数的测量研究

提出了一种新的激光雷达常数的确定方法.利用在大气气溶胶水平分布均匀的天气条件下,在无几何因子影响的区域通过激光雷达消光后向散射比和美国大气模式的数值计算得到激光雷达常数.理论上分析了误差来源,由激光雷达消光后向散射比引起最大的误差小于12.27%.最后根据测量信号计算得到本系统激光雷达常数为600668.2 sr·km3,其标准偏差小于13%.不同时刻的测量结果显示了很好的一致性,表明该方法是可行的.激光雷达常数的获取为评估激光系统以及激光雷达方程的参数反演带来的便利.