电容位置传感器在激光扫描雷达的应用研究

在空间探测中,激光扫描雷达是一个重要的传感系统,它的扫描系统采用差分式电容传感器作为位置传感器.研究了电容位置传感器的工作特点,设计了电容测量电路,并对传感器的线性度和静态误差进行了测试、标定.实验结果表明:在一定范围内,该传感器线性度达99.9%,通过标定可以提供给雷达系统精确的位置信息.     

增量式光栅编码器在激光扫描雷达的应用研究

在地面、空中、太空、海面、水下,激光雷达的应用十分广泛,并涉及到多个学科领域。提出了采用增量式光栅编码器作为激光雷达扫描系统的位置传感器,研究了增量式光栅编码器的工作特点,设计了测量电路,并对增量式光栅编码器的线性度和重复精度进行了测试、标定。实验结果表明:该增量式光栅编码器线性度达99.97%,重复精度可以达到18″,可以提供给激光雷达系统精确的位置信息。     

一种应用于高精度脉冲激光测距的自动增益控制方法

对高精度脉冲激光测距仪而言,引入自动增益控制技术可以在保证测距精度的前提下极大地扩展接收系统的动态范围。本文分析并讨论了激光测距仪回波接收系统中增益调整的手段,在此基础上给出了高精度测距条件下增益控制的范围,提出了一种根据实时测量的噪声和信号幅度动态调整接收系统增益的自动增益控制方法。实验结果表明,含有自动增益控制的回波接收系统可以自适应于回波功率的变化,在宽动态范围内保证高精度测距。     

PHI超光谱成像系统及其海洋遥感应用前景分析

超光谱成像仪研究是成像光谱技术领域中的一个新的课题。该成像仪利用高分辨率的焦平面探测器在保持其空间分辨率和信噪比的基础上，可得到多达几百个波段的光谱图像数据。本文阐述了它在海洋遥感应用中的发展前景，并分析了PHI（Pushbroom Hyperspectral Imager）仪器及其海洋遥感应用。     

基于材料补偿的线性色散组合棱镜研究

作为传统的分光器件,棱镜的非线性色散缺陷限制了其在精密光谱仪器中的应用。从分析棱镜非线性色散产生的本质出发,建立了材料的色散模型,提出了一种线性色散组合棱镜设计方法。使用非线性系数T1和T2相近、线性系数V相异的两种材料,通过控制组合棱镜的参数和光线入射角可获得线性色散。最后通过建立线性色散组合棱镜的评价指标,对设计结果进行了科学、合理的评价,验证了设计理论的正确性。研究发现,组合棱镜能够有效改善棱镜的非线性色散缺陷,其改善程度依赖于两种材料的绝对非线性系数P。当P<0.01时,组合棱镜可获得线性色散,其色散曲线的非线性(Nonlinear, NL)优于5%。     

脉冲式激光主动遥感器光校实时检测系统研制

以CMOS图像传感器技术为核心,采用USB数据传输和可编程逻辑器件技术,针对脉冲式激光主动遥感器特点研制了光校检测系统.该系统可推广应用于脉冲武激光器的光束成像与研究.     

光子计数激光雷达时间-数字转换系统

时间测量系统在激光雷达中主要用于激光脉冲飞行时间的测量,其性能直接影响着激光雷达的各项指标.基于FPGA设计了一种应用于光子计数激光雷达的时间-数字转换(Time-to-Digital Converter,TDC)系统,利用延迟线内插在FPGA内部实现了高精度的时间测量,通过实验分析,研究了TDC系统的性能及其应用于光子计数激光雷达后的效果.实验结果表明,TDC系统的时间分辨率达到29 ps,测时精度37 ps,能够实现9通道的高精度事件计时功能,用于光子计数激光雷达后,整个激光雷达系统的测时精度为421 ps,达到6.3 cm的距离测量精度,能够实现高精度高分辨率的激光三维成像.     

光子计数成像激光雷达时间间隔测量系统研究

光子计数成像激光雷达需要测量一个激光主波和与之对应的多个回波之间的时间间隔,并具有高精度.采用延迟线插入法时间间隔测量技术,研制了具有27ps分辨率的多脉冲时间间隔测量系统,介绍了系统的软硬件结构及工作流程,测试了精度和线性度等指标,实验结果表明系统精度达到80ps,线性度良好.     

像面编码计算成像实验研究及重构图像的质量评价

针对国产化大面阵红外器件技术缺乏,用红外焦平面探测器获取图像时难以消除自身的非均匀性以及信噪比低,航空航天成像应用中的图像采集、传输、存储成本越来越高等问题.论文引入了像面编码计算成像,首先分析了这种成像系统的原理模型,然后将压缩感知理论应用于计算成像中,搭建成像原理样机,进行非压缩和压缩的计算成像实验.最后在重构的图像质量评价中引入了信号子空间分析方法,进行重构图像的信噪比估计,实验结果表明,这种信噪比估计方法更加准确有效,并且可以以此作为实验结论给出实际压缩成像时需要的合理采样次数.     

用于太赫兹空间传输的透镜设计及验证

太赫兹激光作为大角度发散的高斯波束不能简化为平面波或球面波.经典电磁理论和ABCD法则传输理论建模显示: 正透镜实现太赫兹激光束的会聚, 会聚后其像距明显小于透镜的焦距;焦距和太赫兹激光光束波前半径相匹配的负透镜可以实现太赫兹激光束的准直.实验证实f′=-188, 的负透镜位于与太赫兹激光光束波前半径相匹配的位置时, 即z=100 mm, 太赫兹激光的发散角从6°提高到0.1°,20 m传输实验中, 负透镜准直探测方案比正透镜准直探测方案更加简单有效.