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无扫描激光雷达测距新方法研究

李燕  
【摘要】: 激光雷达因具有很多独特的优点:具有极高的角分辨力、距离分辨力和速度分辨力,而在商业和军事上有着广泛的应用前景。而无扫描激光雷达测距成像技术和其他测距系统相比具有可对动态物体清晰成像,帧速高,功耗低,体积小等优点。 在鉴相法实现测距的激光雷达系统中,为了提高测量量程,和信号对比度,往往需要对激光光源进行高频大功率调制。但是这种电路实现复杂,且发热量很大。针对这种现象,本文提出了一种新型调制方法,用于减少激光调制的直流分量,达到减少激光光源的发热量的目的。 本文对这种新型调制方式的原理和模型进行介绍。利用数学计算和软件仿真,本文具体推导了四次法中的测距求解过程,并对影响该方案系统性能的各因素进行分析。我们发现新方案中光强的对比度提高,但是引入了更多的高频分量。如果能够合理的选择参数,我们系统误差可以减小。为了进一步证实该方案,本文设计了一套无扫描测距成像实验系统,并主要对时序控制模块的硬件设计和软件开发进行介绍。我们利用这套自制的激光雷达实验系统,完成了成像测距实验,证实了该新方案在拥有减少激光发热量优点的同时,成像质量没有变差,可以提高光强强对比度,减小测距误差。


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