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基于距离选通激光成像的实验研究

刘妍  
【摘要】: 小型化全固态激光成像雷达在航天和军事领域都有很高的应用价值。与其它成像手段相比激光成像技术不仅可获得目标强度像还能获得目标距离像,距离像对目标识别十分有利。距离选通激光成像技术是目前焦平面激光成像的主要技术之一。本文主要针对距离选通激光成像的两种成像方式——门控切片激光成像和增益调制激光成像,进行了理论分析、数值仿真和实验研究,并分析了两种成像方式的适用性。 首先,在理论方面,通过对激光雷达方程模型、信噪比模型和可探测概率模型的分析,确定了成像系统各个参数间的关系,讨论了各个参数与激光作用距离和成像距离精度的关系。 其次,基于理论分析的数学模型,对距离选通激光成像进行了仿真:首先利用3DMax软件建立了目标的三维模型,然后利用VC++和OpenGL程序提取所需要三维模型的距离信息,最后利用Matlab基于理论分析进行数值仿真,获得了仿真的激光雷达图像,在此基础上,对系统的成像距离精度进行了讨论。 再次,实验方面,利用实验室现有设备搭建了距离选通激光成像系统。成像系统主要包括发射机、接收机和同步控制系统三个模块,对各成像模块的功能进行说明,并对主要的成像器件进行性能分析。 最后,基于已搭建的激光成像系统进行了距离选通激光成像实验,对实验数据进行处理并合成3D像;得到了系统成像距离精度的实验值,实验结果是:在700m距离进行门控切片成像,距离精度达到1m;在60m距离进行增益调制激光成像,距离精度好于1m。


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