激光测距及雷达系统用滤光片
大恒薄膜中心提供宽角度、深截止近红外带通滤光片，
是测距仪和激光雷达系统中的关键部件。该产品在激光
和LED输出波长具有极高透过率及良好的信噪比。
●高透过率
●深截止
●高陡度
●宽入射角
标准产品
多普勒雷达系统仿真
精品好文档，推荐学习交流 摘要 现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。本文以MATLAB为软件平台，充分利用其提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，对数字调制解调系统进行Simulink设计仿真，并且进行误差分析。 数字化正交数字化正交调制与解调是通信系统中十分重要的一个环节，针对不同的信道环境选择不同的数字化正交数字化正交调制与解调方式可以有效地提高通信系统中的频带利用率，改善接收信号的误码率。本设计运用Simulink仿真软件对二进制调制解调系统进行模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示、误差分析以及综合性能分析，重点对BASK，BFSK，BPSK进行性能比较和误差分析。在实际应用中，视情况选择最佳的调制方式。 本文首先介绍了课题研究的背景，然后介绍系统设计所用的Simulink仿真软件，随后介绍了载波数字调制系统的原理，并根据原理构建仿真模型，进行数字调制系统仿真，最后对设计进行总结，并归纳了Simulink软件使用中需要注意的事项。本文的主要目的是对Simulink的学习和对数字调制解调理论的掌握和深化，为今后在通信领域继续学习和研究打下坚实的基础。 关键字：排通信系统，Simulink仿真，数字化调制解调，BASK，BFSK
精品好文档，推荐学习交流 ABSTRACT TheThe Modern communication systems require communication distance, large communication capacity, good transmission quality, as one of its key technologies modem technology has been an important direction for researchers. In this paper, MATLAB software platform, providing full use of its communications toolbox and signal processing toolbox module, digital modulation and demodulation system Simulink design simulation and error analysis. Modulation and demodulation is a very important part of the communication system, for different channel environment to select different modulation and demodulation system can effectively improve the spectrum efficiency in a communication system, improve the bit error rate of the received signal. This design using Simulink simulation software binary modulation and demodulation system modeling, system design, simulation demo showed that the error analysis and comprehensive performance analysis, focusing on the BASK, BFSK, BPSK performance comparison and error analysis. In practice, as the case may select the best modulation. This paper describes the background of the research, then describes the system design using Simulink simulation software, then introduced the carrier digital modulation system of principles, and build a simulation model based on the principle of digital modulation system simulation, and finally the design summary and induction Simulink software matters that need attention. The main purpose of this paper is to study and Simulink digital modem theory of mastery and deepening for the future to continue learning and research in the field of communication and lay a solid foundation. Key Words: queuing theory, demand management, telecom offices
激光测距传感使用手册
前言 尊敬的客户： 衷心的感谢您选择了深圳市南方测控技术有限公司的激光测距传感器！ 为了让您更好的使用本激光测距传感器与防止意外事故的发生，请您在使用本激光测距传感器前仔细的阅读本说明书。 本说明书的版权归属深圳市南方测控技术有限公司所有，如在不影响本激光测距传感器整体性能的前提下所作的修改或更新，恕不另行通知。
激光测距传感器系统说明 术语解释 激光测距：利用激光对目标的距离进行准确测定。激光测距一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。 脉冲激光测距：基于激光脉冲反射时差法原理，测距仪器发射出的激光经被测量目标反射后，激光束被测距仪器接收，测距仪器记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪器和被测量物体之间的距离。 激光测距传感器：为工业测量之产品，采用工业标准设计、生产和检测，可在线24小时连续实施测量，有的可以多台组网测试。 激光安全等级：国际上对激光有统一的分类，激光器分为四类（Class1、Class2、Class3、Class4）。Class1激光器对人是安全的，Class2激光器对人有较轻的伤害，Class3以上的激光器对人有严重伤害，使用时需特别注意，避免对人眼直射。
Class2激光器：指激光器的出口光功率小于1mw，一般认为对人的眼睛是安全的，正常暴露在这种激光器的光束下不会对眼睛的视网膜造成永久性的伤害。尽管此种激光器是安全的，但也不能长时间的直视激光光束。如偶尔照射到人眼还不至于引起伤害，但连续观察激光束时能损伤眼睛。此是对第二级激光器的最重要控制措施。 系统概述 LPS系列激光测距传感器是一种功能强大的测量精确、无接触式的工业用距离测量设备，它可广泛地被集成用于各种工业用途的控制和监测系统上。使用图例如下：
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (1) 1雷达与激光雷达系统 (2) 2激光雷达测距方程研究 (3) 2.1测距方程公式 (3) 2.2发射器特性 (4) 2.3大气传输 (5) 2.4激光目标截面 (5) 2.5接收器特性 (6) 2.6噪声中信号探测 (6) 3伪随机m序列在激光测距雷达中的应用 (7) 3.1测距原理 (7) 3.2 m序列相关积累增益 (8) 3.3 m序列测距精度 (8) 4脉冲激光测距机测距误差的理论分析 (9) 4.1脉冲激光测距机原理 (9) 4.2 测距误差简要分析 (10) 5激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用 (10) 6结束语 (11) 致谢 (12) 参考文献 (12)
激光雷达测距原理与其应用 摘要:本文简单介绍激光雷达系统组成，激光雷达系统与普通雷达系统性能的对比，着重阐述激光雷达测距方程的研究。针对激光远程测距中的微弱信号检测，介绍一种基于m序列的激光测距方法，给出了基于高速数字信号处理器的激光测距雷达数字信号处理系统的实现方案，并理论分析了脉冲激光测距机的测距误差。了解并学习激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用。 关键词：激光雷达；发射器和接收器特性; 伪随机序列; 脉冲激光；测距误差 Applications and Principles of laser radar ranging Student majoring in Optical Information Science and Technology Ren xiaonan Tutor Shang lianju Abstract:This paper briefly describes the composition of laser radar systems, laser radar system and radar system performance comparison of normal, focusing on the laser radar range equation. Laser Ranging for remote signal detection, presents a introduction of a sequence based on laser ranging method m, gives the high-speed digital signal processor-based laser ranging radar digital signal processing system implementations, and theoretical analysis of the pulse Laser rangefinder range error.We understand and learn application of Laser radar in the mobile robot and other aspects. Key words：Laser radar; Transmitter and receiver characteristics；Pseudo-random sequence；Pulsed laser；Ranging error. 引言：激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物，激光具有亮度 高、单色性好、射束窄等优点,成为光雷达的理想光源,因而它是目前激光应用主要的研究领域之一。激光雷达是一项正在迅速发展的高新技术，激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始，逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术，使激光雷达成为一类具有多种功能的系统。利用激光作为遥感设备可追溯到30多年以前，从20世纪60年代到70年代，人们进行了多项试验，结果都显示了利用激光进行遥感的巨大潜力，其中包括激光测月和卫星激光测距。激光雷达测量技术是一门新兴技术，在地球科学和行星科学领域有着广泛的应用.LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的简称，通常指机载对地激光测距技术，对地激光测距的主要目标是获取地质、地形、地貌以及土地利用状况等地表信息。相对于其他遥感技术，LIDAR的相关研究是一个非常新的领域，不论是在提高LIDAR数据精度及质量方面还是在丰富LIDAR数据应用技术方面的研究都相当活跃。随着LIDAR传感器的不断进步，地表采点密度的逐步提高，单束激光可收回波数目的增多，LIDAR数据将提供更为丰富的地表和地物信息。激光测距可分为星载(卫星搭载)、机载(飞机搭载)、车载(汽车搭载)以及定位(定点测量)四大类，目前激光测距仪已投入使用,激光雷达正处在试验阶段,某些激光雷达已付诸实用.本文对激光雷达的测距原理、发射器和接收器特性、束宽、大气传输以及目标截面、外差效率进行分析, 提出基于伪随机序列的激光测距技术 ,可将激光
% ====================================================== =====================================% % 该程序完成16个脉冲信号的【脉压、动目标显示/动目标 检测（MTI/MTD）】 % ====================================================== =====================================% % 程序中根据每个学生学号的末尾三位（依次为XYZ）来决定仿真参数，034 % 目标距离为[3000 8025 9000+(Y*10+Z)*200 8025]，4个目标 % 目标速度为[50 0 (Y*10+X+Z)*6 100] % ====================================================== =====================================% close all; %关闭所有图形 clear all; %清除所有变量 clc; % ====================================================== =============================% % 雷达参 数 % % ====================================================== =============================% C=3.0e8; %光速(m/s) RF=3.140e9/2; %雷达射频 1.57GHz Lambda=C/RF;%雷达工作波长 PulseNumber=16; %回波脉冲数 BandWidth=2.0e6; %发射信号带宽带宽B=1/τ，τ是脉冲宽度TimeWidth=42.0e-6; %发射信号时宽 PRT=240e-6; % 雷达发射脉冲重复周期(s),240us对应 1/2*240*300=36000米最大无模糊距离 PRF=1/PRT; Fs=2.0e6; %采样频率
系精密仪器 系主任 批准日期 毕业设计（论文）任务书 精密仪器系光信专业班学生 一、毕业设计(论文)课题多波长激光雷达系统设计与系统仿真技术研究 二、毕业设计(论文)工作自2014 年 2 月24 日起至2014 年 6 月20 日止 三、毕业设计(论文)进行地点本校 四、毕业设计(论文)的内容要求 激光雷达是一种新兴的具有高效、高精度、高时空分辨率主动遥感探测装置，可以实现对大气气溶胶实时高效的探测，具有其它常规探测手段难以企及的优点。多个波长的激光雷达可以实现对气溶胶粒谱分布、色比、Angstrom指数等的探测。本课题要求在了解气溶胶Mie散射的基础上，设计一个多波长（355、532、1064nm）激光雷达系统。利用Zemax光学软件实现光学接收系统的仿真与模拟，Matlab软件实现系统探测能力、探测性能的仿真与计算。 1、调研、查阅参考资料 (1) 了解气溶胶Mie散射的基本原理； （2）查阅多波长激光雷达的理论和发展； (3) 学习Zemax软件和Matlab软件； (4) 查阅资料总结分析大气气溶胶回波信号的反演算法; 2、方案论证和选择 设计包含355\532\1064nm的多波长激光雷达系统，实现多个波长气溶胶的回波探测和分光系统设计与分析。根据多波长激光雷达系统参数实现探测能力的 探测仿真与分析。 3、撰写开题报告并于第4周开题
4、软件设计 利用Zemax光学软件设计接收望远镜，利用Matlab或Matlab软件设计大气气溶胶反演程序，并完成系统探测能力的仿真与计算。 5、编写论文 6、撰写5000字左右的文献综述 7、翻译不少于3000汉字的外文资料 负责指导教师 指导教师 接受设计论文任务开始执行日期 学生签名
激光雷达高速数据采集系统解决方案 0、引言 1、 当雷达探测到目标后, 可从回波中提取有关信息，如实现对目标的距离和空间角度定位,并由其距离和角度随时间变化的规律中得到目标位置的变化率，由此对目标实现跟踪; 雷达的测量如果能在一维或多维上有足够的分辨力, 则可得到目标尺寸和形状的信息; 采用不同的极化方法，可测量目标形状的对称性。雷达还可测定目标的表面粗糙度及介电特性等。接下来坤驰科技将为您具体介绍一下激光雷达在数据采集方面的研究。 1、雷达原理 目标标记： 目标在空间、陆地或海面上的位置, 可以用多种坐标系来表示。在雷达应用中, 测定目标坐标常采用极(球)坐标系统, 如图1.1所示。图中, 空间任一目标P所在位置可用下列三个坐标确定: 1、目标的斜距R； 2、方位角α；仰角β。 如需要知道目标的高度和水平距离, 那么利用圆柱坐标系统就比较方便。在这种系统中, 目标的位置由以下三个坐标来确定: 水平距离D，方位角α，高度H。 图1.1 用极(球)坐标系统表示目标位置
系统原理： 由雷达发射机产生的电磁能, 经收发开关后传输给天线, 再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。电磁能在大气中以光速传播, 如果目标恰好位于定向天线的波束内, 则它将要截取一部分电磁能。目标将被截取的电磁能向各方向散射, 其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后, 就经传输线和收发开关馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息, 并将结果送至终端显示。 图1.2 雷达系统原理图 测量方法 1）.目标斜距的测量 雷达工作时, 发射机经天线向空间发射一串重复周期一定的高频脉冲。如果在电磁波传播的途径上有目标存在, 那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达与目标之间, 它将滞后于发射脉冲一个时间tr, 如图1.3所示。 我们知道电磁波的能量是以光速传播的, 设目标的距离为 R, 则传播的距离等于光速乘上时间间隔, 即2R=ct r 或 2 r ct R
激光测距传感器40米，70米， 200 米 一：简介 承拓产品为自行研发，可按功能为客户订做。电话:400-0568820 QQ: 1735990619适合长期在线监测使用，而且我公司免费提供在线监测系统方案，可指导施工等 激光测距传感器为激光类测距产品，激光等级为二级安全，使用时请勿直射眼睛，请勿正对阳光。本传感器同时具有数字接口(RS232,RS485,RS422)，模拟接口（0-5V,0-10V,±5V,±10V,4-20MA,0-20MA,0-24MA ）,开关量接口（为无源开关接口，最大负载可以到24V0.5A ）。本传感器质保期为一年，终身维修。 本传感器请勿在雨雪天气时暴露使用。未要求做防腐的情况下，请勿在高腐蚀环境下使用。 二：传感器技术参数： 1. 传感器工作电压：默认为DC9-18V,如需要其他电压，请在订货时加以说明 2. 传感器功耗：1.5W ，瞬间最大功耗可达10W 3. 传感器最大输出频率：GBLM-04,GBLM-07两款最大频率为10Hz 。GHLM-20为8 Hz 。 4. 传感器最大测量量程及精度：
6. 传感器数字接口形式有RS232,RS422,RS485可以任意切换。 7. 传感器有外部触发（外部触发使能时，自动进入连续测量状态），和命令测量（上 电后，进入待机状态，等待命令进行相应操作）两种状态。方便用户在不同的情 况下使用。 8. 传感器连续测量状态下，数据返回时间间隔可以调整，其调整范围为0.1S – 105S。 9. 传感器可加自动恒温装置，此时传感器工作温度可以扩展到-40度到60度（如需要 更大的温度范围，请在订货时加以说明）。 10. 传感器测距起始点可以设置为前端和尾端，方便用户安装需要。 11. 每个传感器都有唯一的序列号，可通过命令读取。如与标签，保修卡不一致，请及 时致电我们，否则可能影响您的保修权益。 四：传感器接口及接线说明 1：传感器标准接口。标准接口中含有RS485,RS232,RS422等数字接口，含有电流，电压等七种输出模式的模拟输出接口。同时带有电源和外部触发接口。 2：开关量输出接口。 五：产品应用 ? 桥梁静态挠度在线（无线）监测系统 ? 隧道整体变形在线（无线）监测系统，隧道关键点变形在线（无线）监测系统 ? 液位，物位，料位在线（无线）监测系统 ? 平衡监测系统 ? 运输、吊装等行业的定位，报警系统 ? 厚度尺寸监测系统 ? 矿井电梯，大型液压活塞高度监测，定位监测系统
车载激光雷达测距测速原理 陈雷1，岳迎春2，郑义3，陈丽丽3 1黑龙江大学物理科学与技术学院，哈尔滨 (150080) 2湖南农业大学国家油料作物改良中心，长沙 (410128) 3黑龙江大学后勤服务集团，哈尔滨（150080） E-mail：lei_chen86@https://www.doczj.com/doc/af11485569.html, 摘要：本文在分析了激光雷达测距、测速原理的基础上，推导了连续激光脉冲数字测距、多普勒频移测速的方法，给出车载激光雷达基本原理图，为车载激光雷达系统测距测速提供了基本方法。 关键词：激光雷达，测距，测速 1．引言 “激光雷达”(Light Detection and Range,Lidar)是一种利用电磁波探测目标的位置的电子设备。其功能包含搜索和发现目标；测量其距离、速度、位置等运动参数；测量目标反射率，散射截面和形状等特征参数。激光雷达同传统的雷达一样，都由发射、接收和后置信号处理三部分和使此三部分协调工作的机构组成。但传统的雷达是以微波和毫米波段的电磁波作为载波的雷达。激光雷达以激光作为载波，激光是光波波段电磁辐射，波长比微波和毫米波短得多。具有以下优点[1]： (1)全天候工作，不受白天和黑夜的光照条件的限制。 (2)激光束发散角小，能量集中，有更好的分辨率和灵敏度。 (3)可以获得幅度、频率和相位等信息，且多普勒频移大，可以探测从低速到高速的目标。 (4)抗干扰能力强，隐蔽性好；激光不受无线电波干扰，能穿透等离子鞘，低仰角工作时，对地面的多路径效应不敏感。 (5)激光雷达的波长短，可以在分子量级上对目标探测且探测系统的结构尺寸可做的很小。当然激光雷达也有如下缺点： (1)激光受大气及气象影响大。 (2)激光束窄，难以搜索和捕获目标。 激光雷达以自己独特的优点，已经被广泛的应用于大气、海洋、陆地和其它目标的遥感探测中[14,15]。汽车激光雷达防撞系统就是基于激光雷达的优点，同时利用先进的数字技术克服其缺点而设计的。下面将简单介绍激光雷达测距、测速的原理，并在此基础上研究讨论汽车激光防撞雷达测距、测速的方法。 2. 目标距离的测量原理 汽车激光雷达防撞系统中发射机发射的是一串重复周期一定的激光窄脉冲，是典型的非相干测距雷达，对它的要求是测距精度高，测距精度与测程的远近无关；系统体积小、重量轻，测量迅速，可以数字显示；操作简单，培训容易，有通讯接口，可以连成测量网络，或与其他设备连机进行数字信息处理和传输。 2.1测距原理 激光雷达工作时，发射机向空间发射一串重复周期一定的高频窄脉冲。如果在电磁波传播的
激光雷达回波信号仿真模拟研究 摘要 关键字 第一章绪论 第一节引言 激光雷达（Lidar：Li ght D etection A nd R anging），是一种用激光器作为辐射源的雷达，是激光技术与雷达技术完美结合的产物。激光雷达的最基本的工作原理与我们常见的普通雷达基本一致，即由发射系统发射一个信号，信号到达作用目标后会产生一个回波信号，我们将回波信号经过收集处理后，就可以获得所需要的信息。与普通雷达不同的是，激光雷达的发射信号是激光而普通雷达发射的信号是无线电波，两者在波长上相比，激光信号要短的多。由于激光的高频单色光的特性，激光雷达具有了许多普通雷达无法比拟的特点，比如分辨率高，测量、追踪精度高，抗电子干扰能力强，能够获得目标的多种图像，等等。因此，利用激光雷达对大气进行监测，收集、分析数据，建立一个大气环境预测理论模型，这将会成为研究气候变化和寻求解决对策的一项重要武器。 第二节本文的选题意义 由于投入巨大，在研制激光雷达实物之前，我们需要进行模拟与仿真研究，预测即将研制的激光雷达的各性能指标，评价总体方案的可行性。激光雷达回拨信号仿真模拟就是利用现代仿真技术，逼真的复现雷达回波信号的动态过程，它是现代计算机技术、数字模拟技术和激光雷达技术相结合的产物。仿真模拟的对象是激光雷达的探测没标以及它所处的环境，模拟的手段是利用计算机和相关设备以及相关程序，模拟的方式是复现包含着激光雷达目标和目标环境信息的雷达信号。通过激光雷达回波信号的仿真模拟，进而产生回波信号，我们可以在实际雷达系统前端不具备条件的情况下，对激光雷达系统的后级设备进行调试。 第三节本文的研究思路和结构安排 本文主要研究面向气象服务应用的大气激光雷达。笔者在熟悉激光雷达的基本工作原理的前提下，学习和熟悉各种参数对大气回波能量的影响，进而学习和掌握matlab编程语言，并且根据给定的激光雷达系统参数、大气参数和光学参数，以激光雷达方程为基础，通过仿真模拟得到理想状态下的大气回波信号。但是，在实际测量工作中，由于大气中的各种干扰，我们获得的回波信号并不和理想状态下的大气回波信号一致，因此，在本文的后期工作中，笔者根据已有的大量激光雷达实测信号与模拟信号对比，既能验证仿真模拟结果的准确性，又能应用于激光雷达的性能指标等方面的分析上，具有比较高的实际应用价值。 第二章激光雷达的原理 第一节激光雷达系统 一个标准的激光雷达系统应该包含以下部件：激光器、发射系统、接收系统、光学系统、信号处理系统以及显示系统。它的工作原理图我们可以用下图表示：
雷达信号matlab仿真
雷达系统分析大作 作 者： 陈雪娣 学号：0410420727 1. 最大不模糊距离： ,max 1252u r C R km f == 距离分辨率： 1502m c R m B ?= = 2. 天线有效面积： 22 0.07164e G A m λπ == 半功率波束宽度： 3 6.44o db G θπ == 3. 模糊函数的一般表示式为 () ()()2 2* 2 ;? ∞ ∞ -+= dt e t s t s f d f j d πττχ 对于线性调频信号 ()21 j t p p t s t ct e T T πμ??= ? ??? 则有： ()()2 21 ;Re Re p j t T j t d p p p t t f ct ct e e dt T T T πμπμτ χτ∞+-∞????+= ? ? ? ????? ? () ()()sin 1;11d p p d p d p p f T T f T f T T τπμττχττπμτ????+- ? ? ? ???????=- ? ?????+- ? ? ? ? 分别令0,0==d f τ可得()()2 2 0;,;0τχχd f ()() sin 0;d p d d p f T f f T πχπ=
()sin 1 ;01 1p p p p p T T T T T τπμττχττπμτ?? ??- ? ? ? ???????=- ? ?????- ? ?? ? 程序代码见附录1的T_3.m, 仿真结果如下:
4. 程序代码见附录1的T_4.m, 仿真结果如下:
激光雷达测距测速原 理
精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 激光雷达测距测速原理 1. 激光雷达通用方程 激光雷达方程用来表示一定条件下，激光雷达回波信号的功率，其形式如下： r P 为回波信号功率，t P 为激光雷达发射功率，K 是发射光束的分布函数，12a a T T 分别是激光雷达发射系统到目标和目标到接收系统的大气透过率，t r ηη分别是发射系统和接收系统的透过率，t θ为发射激光的发散角，12R R 分别是发射系统到目标和目标到接收系统的距离，Γ为目标的雷达截面，r D 为接收孔径。 方程作用：激光雷达方程可以在研发激光雷达初期确定激光雷达的性能。其次，激光雷达方程提供了回波信号与被探测物的光学性质之间的函数关系，因此可以通过激光雷达探测的回波信号，通过求解激光雷达方程获得有关大气性质的信息。 2. 激光雷达测距基本原理 2.1 脉冲法 脉冲激光雷达测距的基本原理是，在测距点向被测目标发射一束短而强的激光脉冲，激光脉冲到达目标后会反射回一部分被光功能接收器接收。假设目标距离为L ，激光脉冲往返的时间间隔是t ，光速为c ，那么测距公式为L=tc/2。 时间间隔t 的确定是测距的关键，实际的脉冲激光雷达利用时钟晶体振荡器和脉冲计数器来确定时间t ，时钟晶体振荡器用于产生固定频率的电脉冲震荡 ?T=1/f ，脉冲计数器的作用就是对晶体振荡器产生的电脉冲计数N 。如图所示，信息脉冲为发射脉冲，整形脉冲为回波脉冲，从发射脉冲开始，晶振产生脉冲与计数器开始计数时间上是同步触发的。因此时间间隔t=N ?T 。由此可得出L=NC/2f 。 图1脉冲激光测距原理图 2.2 相位法
第３５卷第２期Ｖ０１．３５ＮＯ．２ 红外与激光工程 ｂ心ａｒｅｄａｎｄＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅ血ｇ ２００６年４月 Ａｐｒ．２００６螺旋式扫描在激光雷达系统中的仿真优化分析＋ 冯国柱１，杨华军１，邱琪２，邱昆２ （１．电子科技大学物理电子学院，四川成都６１００５４； ２．电子科技大学通信与信息工程学院，四川成都６１００５４） 摘要：在空间交会激光雷达关键部分捕获、瞄准、跟踪（Ａ”）系统中，对天线扫描捕获技术进行了理论分析和模拟实验研究。建立了光学天线扫描捕获的理论模型。在此基础上对影响系统捕获性能的各主要参量之间的关系进行了数值仿真分析。将分行式螺旋扫描引入到激光雷达Ａ门系统中，建立了数学模型并进行了数值仿真。根据仿真结果提出并优化了螺旋扫描方式，取得了良好的效果。 关键词：捕获、瞄准、跟踪；激光雷达；扫描；仿真 中图分类号：ＴＮ９２９．１３文献标识码：Ａ文章编号：１００７—２２７６（２００６）０２—０１６５—０４ Ａｎａｌｙｚｉｎｇｆｒｏｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎｔｈｅｌａｓｅｒｏｆｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｓｐｉｒａｌｓｃａｎ０１０ｐｎｍｌＺｌｎｇｍｅＳｐｌｒａｌＳＣａｎｒａｄａｒｓｙｓｔｅｍ４ ＦＥＮＧＧｕｏ—ｚｈｕｌ，ＹＡＮＧＨｕａ－ｊｕｎｌ，ＱＩＵＱｉ２，ＱⅣＫｕｎ２ （１．Ｓｃｈ００ｌｏｆＰ置ｌｙｓｉｃａｌＥ１ｅｃ扛ＤⅡｉｃｓ，ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ Ｅｌｅｃ咖ｉｃｓｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｋ王ｌＩｌｏＩｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，ａｌｅｎｇｄｕ６１００５４，ａｌｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆｃｏｍｍｕＩｌｉｃａｌｉｏｎ锄ｄｍｆｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｕｎｊｖｅｒｓ畸ｏｆＥｌｅｃｎＤｎｉｃｓｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｌｌＩｌｏｌｏｇｙ０ｆｃｌｌｉｎａ，ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，ｃｌｌｉｎａ）Ａｂｓｔｒ舵ｔ：Ａ盯ｉｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐ矾ｏｆ恤ＲｅｎｄｅｚＶｏｕｓａｎｄＤｏｃｋｉｎｇｌａｓｅｒｒａｄａｒｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｌｌｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｗｉｕｌ 锄ｔｅ皿ａｓｃａｌｌｌｌｉｎｇｉｎｌａｓｅｒｒａｄａｒｗａｓｓｔＩｌｄｉｅｄⅡ帅ｕｇｈｂｏｔｌｌｔｌｌｅｏｒｙ如ｄｓｉｌｌｌｕｌａｔｉｏｎ．ＡｍｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｆｂｒｏｐｔｉｃｓａｃｑｕｉｓｉｄｏｎｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎⅡｌｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｄｓｏｍｅｐａｒ锄ｅｔｅｒｓｍａｔｉｎｎｕｅｎｃｅⅡｌｅｓｙｓｔｅｍｏｆａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｗｅｒｅａＩｌａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅｓｑｕａｒｅｓｐｉｒａｌｓｃａｎｗａＳｂｒｏｕｇｈｔｔｏⅡｌｅ１ａｓｅｒｒａｄａｒＡＰＴｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄａｍａｍｅｍａｄｃａｌｍｏｄｅｌｗａｓｓｅｔｕｐ，ｗｌｌｉｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃ锄ｐｌｅｔｅｄ．Ｆｆｏｍｔｈｅｓｉｍｕｌａｄｏｎｒｅｓｕｌｔｓｍｅｓｐ砌ｓｃａｎｉｓｏｐｄｍｉｚｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒ凼：Ａ门；Ｌａｓｅｒｒａｄａｒ；Ｓｃａｎ；Ｓ曲ｕｌａｔｉｏｎ Ｏ引言 伽阿系统涉及的内容包括了光机电一体化。无论是在光通信还是在激光雷达的Ａ门系统中，目标捕获的扫描方式都是至关重要的部分。针对分行式扫描不从目标捕获概率密度最大处开始和螺旋扫描中扫描间隔重叠较大的问题，提出了新型分行式螺旋扫描。 扫描机构要求利用电信号对光束的传播方向进 收稿日期：２００５一０６一０８：修订日期：２００５—０７—１９ ‘基金项目：国防预研项目（４１３２４０４０１０７） 作者简介：冯国柱（１９８２一），男，硕士生，从事空间光通信及交会激光雷达课题的研究。
激光雷达测距测速原理 1. 激光雷达通用方程 激光雷达方程用来表示一定条件下，激光雷达回波信号的功率，其形式如下： r P 为回波信号功率，t P 为激光雷达发射功率，K 是发射光束的分布函数，12a a T T 分别是激光雷达发 t θ为发r D 通过 定时间t ，时钟晶体振荡器用于产生固定频率的电脉冲震荡 ?T=1/f ，脉冲计数器的作用就是对晶体振荡器产生的电脉冲计数N 。如图所示，信息脉冲为发射脉冲，整形脉冲为回波脉冲，从发射脉冲开始，晶振产生脉冲与计数器开始计数时间上是同步触发 的。因此时间间隔t=N ?T 。由此可得出L=NC/2f 。 图1脉冲激光测距原理图 2.2 相位法
相位测距法也称光束调制遥测法，激光雷达相位法测距是利用发射的调制光和被目标反射的接受光之间光强的相位差包含的距离信息来实现被测距离的测量。回波的延迟产生了相位的延迟，测 出相位差就得到了目标距离。 假设发射处与目标的距离为D，激光速度为c，往返的间隔时间为t，则有： 图2相位法测距原理图 假设f为调制频率，N为光波往返过程的整数周期，??为总的相位差。则间隔时间t还可以 因为L 不能测得 优点：测量距离远，一般大于1000m。系统体积小，抗干扰能力强。 缺点：精度较低，一般大于1m。 激光雷达相位法测距： 优点：测量精度高。
缺点：测量距离较近，一般为一个刻度L内的距离。（300-1000m）。受激光调制相位测试精度和相位调制频率的限制，系统造价成本高。相位法测距存在矛盾：测量距离大会导致精度不高，要想提高精度测量距离又会受限（刻尺L较短）。 3.激光雷达测速基本原理 激光雷达测速的方法主要有两大类，一类是基于激光雷达测距原理实现，即以一定时间间隔连续测量目标距离，用两次目标距离的差值除以时间间隔就可得知目标的速度值，速度的方向根据距 它的 f 式中， d v< 反之0 f 移 d
Li-Air无人机激光雷达扫描系统 Li-Air无人机激光雷达扫描系统可以实时、动态、大量采集空间点云信息。根据用户不同应用需求可以选择多旋翼无人机、无人直升机和固定翼无人机平台，可快速获取高密度、高精度的激光雷达点云数据。 硬件设备 Li-Air无人机激光雷达系统可搭载多种类型扫描仪，包括Riegl, Optech, MDL, Velodyne等，同时集成GPS、IMU和自主研发的控制平台。 图1扫描仪、GPS、IMU、控制平台 无人机激光雷达扫描系统设备参数见表格1： 表格 1 Li-Air无人机激光雷达扫描系统 图2 八旋翼无人机激光雷达系统图3 固定翼无人机激光雷达系统 设备检校
公司提供完善的设备检较系统，在设备使用过程中，定期对系统的各个组件进行重新标定，以保证所采集数据的精度。 图1扫描仪检校前（左）扫描仪检校后（中）检校前后叠加图（右） 图4（左）为检校前扫描线：不连续且有异常抖动；图4（中）为检校后扫描线：数据连续且平滑变化；图4（右）为检校前后叠加图，红线标记的部分检校效果对比明显。 图5从左至右依次为校正前（侧视图）、校正后（侧视图）、叠加效果图图5（左）为检校前扫描线：不在同一平面；图4（中）为检校后扫描线：在同一平面；图4（右）为检校前后叠加图。 成熟的飞控团队 公司拥有成熟的软硬件团队以及经验丰富的飞控手，保证数据质量以及设备的安全性，大大节约了外业成本和时间。
图6无人机激光雷达系统以及影像系统 完善的数据预处理软件 公司自主研发的无人机系统配备有成套的激光雷达数据预处理软件Li-Air，该软件可对无人机实时传回的激光雷达数据进行航迹解算、数据生成、可视化等。 图7 Li-Air数据预处理功能 成功案例 2014年7月，本公司利用Li-Air无人机激光雷达扫描系统进行中关村软件园园区扫描项目，采集园区高清点云以及影像数据。飞行高度200m，点云密度约50点/平方米，影像地面分辨率为5cm。通过POS数据解算，完成对点云和影像数据的整合，得到地形信息和DOM等。
设计报告一 十种随机数的产生 一 概述. 概论论是在已知随机变量的情况下，研究随机变量的统计特性及其参量，而随机变量的仿真正好与此相反，是在已知随机变量的统计特性及其参数的情况下研究如何在计算机上产生服从给定统计特性和参数随机变量。 下面对雷达中常用的模型进行建模： ● 均匀分布 ● 高斯分布 ● 指数分布 ● 广义指数分布 ● 瑞利分布 ● 广义瑞利分布 ● Swerling 分布 ● t 分布 ● 对数一正态分布 ● 韦布尔分布 二 随机分布模型的产生思想及建立. 产生随机数最常用的是在(0,1)区间内均匀分布的随机数，其他分布的随机数可利用均匀分布随机数来产生。 2.1 均匀分布 1>（0，1）区间的均匀分布： 用混合同余法产生 (0,1)之间均匀分布的随机数，伪随机数通常是利用递推公式产生的，所用的混和同余法的递推公式为: 1 n x =n x +C （Mod m ）
其中，C是非负整数。通过适当选取参数C可以改善随机数的统计性质。一般取作小于M的任意奇数正整数，最好使其与模M互素。其他参数的选择 (1) 的选取与计算机的字长有关。 (2) x(1)一般取为奇数。 用Matlab来实现，编程语言用Matlab语言，可以用 hist 函数画出产生随机数的直方图（即统计理论概率分布的一个样本的概率密度函数），直观地看出产生随机数的有效程度。其产生程序如下： c=3;lamade=4*200+1; x(1)=11; M=2^36; for i=2:1:10000; x(i)=mod(lamade*x(i-1)+c,M); end; x=x./M; hist(x,10); mean(x) var(x) 运行结果如下： 均值 = 0.4948 方差 = 0.0840 2> （a,b）区间的均匀分布： 利用已产生的（0，1）均匀分布随机数的基础上采用变换法直接产生（a,b）
雷达系统分析大作 1. 最大不模糊距离： ,max 1252u r C R km f == 距离分辨率： 1502m c R m B ?= = 2. 天线有效面积： 22 0.07164e G A m λπ == 半功率波束宽度： 3 6.4o db θ== 3. 模糊函数的一般表示式为 () ()()2 2* 2 ;? ∞ ∞ -+= dt e t s t s f d f j d πττχ 对于线性调频信号 ( )21 Re j t p t s t ct e T πμ??= ? ??? 则有： ()()2 21 ;Re Re p j t T j t d p p p t t f ct ct e e dt T T T πμπμτ χτ∞+-∞????+= ? ? ? ????? ? () ()()sin 1;11d p p d p d p p f T T f T f T T τπμττχττπμτ????+- ? ? ? ???????=- ? ?????+- ? ? ? ? 分别令0,0==d f τ可得()()2 2 0;,;0τχχd f ()() sin 0;d p d d p f T f f T πχπ=
( )sin 1;011p p p p p T T T T T τπμττχττπμτ?? ??- ? ? ? ???????=- ? ?????- ? ?? ? 程序代码见附录1的T_3.m, 仿真结果如下:
4. 程序代码见附录1的T_4.m, 仿真结果如下:
通过比较得知，加窗后的主副瓣比变大，副瓣降低到40db以下，但主瓣的宽度却增加了，约为未加窗时的1.5倍，主瓣也有一定的损失。 5.由雷达方程 22 134 (4) t PG Te SNR KT LFR λσ π = 计算可得1196.5540log SNR R =- db 作图输出结果如下，程序代码见附录1的T_5.m
Insight-60激光测距传感器用户手册
目录 一前言 (3) 二仪器特点 (3) 三安全说明 (3) 3.1 基本事项 (3) 3.2 仪器的禁用范围 (3) 3.3注意事项及保养 (4) 3.4 激光等级 (4) 四技术参数 (5) 4.1 激光参数 (5) 4.2 工作参数 (5) 4.3 接口及指示灯 (5) 4.3.1 DB9接口定义 (6) 4.3.2 电源插座 (6) 4.3.3 激光发射及接收口 (6) 五通讯协议 (7) 5.1 基本命令 (7) 5.1.1 读设备地址 (7) 5.1.2 读当前距离 (7) 5.1.3 读最大距离 (7) 5.2 扩展命令 (7) 5.2.1命令格式 (7) 5.2.2 开机信号 (7) 5.2.3 测量 (8) 5.2.4 查询设备地址 (8) 5.2.5 设定设备地址 (8) 5.2.6 设定偏移量 (8) 5.2.7 查询偏移 (8) 六、4-20mA电流环 (9)
本手册里除了使用说明外，还包括了重要的安全说明。在使用本仪器前，请务必仔细阅读本手册。请您记住仪器型号和仪器编号，当您需要与销售商或授权的维修部联系时，会用到这些信息。 一、前言 INSIGHT‐200 激光测距传感器是新一代的测距设备，功能强大、坚固耐用，专为工业测量场合设计。该设备拥有许多卓越的性能.是一种当前最为先进的经济型在线位置检测系统，具有惊人的测试精度和极高的稳定性。 二、仪器特点 ?无接触测量，保证测量人员人身安全。 ?基本不受天气条件影响，不论白天、夜晚、刮风、有雾天气都可进行测量。 ?体积小、重量轻、便于工作人员野外操作。 ?测量结果精度高，测量速度快，极大的提高了工作效率。 ?仪器测量操作简单直观，容易上手。 ?在隧道内可方便快速的测量。 ?测量结果无需换算，测量结果即为实际值。 三、安全说明 3.1 基本事项 本仪器为激光电气设备，非正常使用会造成危险。仪器负责人必须保证按照《用户手册》来操作仪器,确保使用人员按照规程来使用仪器。 3.2 仪器的禁用范围 ?在未阅读本说明书的情况下启动本仪器