基于偏振相干的星载激光测高技术

发布时间：2017-07-07 01:20

  本文关键词：基于偏振相干的星载激光测高技术

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【摘要】：随着空间科学技术的迅速发展,星载激光测高技术作为一种高效精确的测量手段广泛应用于军事和国防建设中。常见的激光测高方法有脉冲式、相位式等,在对信号的探测技术上有直接探测技术和相干探测技术。针对激光在大气中的传输特性,本论文经过大量的调研后,设计了基于偏振相干的星载激光测高系统。在了解偏振光的传输特性后,对发射激光采用偏振调制方法,使激光在大气传输的过程中尽量减小衰减,在发射激光的同时给计数单元一个计数开始信号。在探测方法上使用相干探测技术,利用激光偏振相关匹配实现对回波信号的最大信号探测,回波信号经过APD探测器转换为电信号,对该信号进行一些放大处理后作为计数单元工作的结束信号。在后续信号处理中利用FPGA作为微处理器,采用脉冲双沿计数法进行计数,相比于普通计数方式减少了计数时产生的误差,在一定程度上提高系统信噪比和测高精度。
【关键词】：激光测高 偏振调制 相干探测 APD FPGA
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN249
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 本文研究的背景和意义8-9
• 1.2 国内外发展情况9-10
• 1.2.1 国外研究现状9
• 1.2.2 国内研究现状9-10
• 1.3 研究内容及结构10-11
• 1.4 本章小结11-12
• 第2章 星载激光测高技术12-19
• 2.1 大气对激光测高技术的影响12-14
• 2.1.1 大气的吸收与散射12-13
• 2.1.2 大气湍流影响13
• 2.1.3 大气对偏振光的影响13-14
• 2.2 常用测高方法14-15
• 2.2.1 脉冲式测高14-15
• 2.2.2 相位式测高15
• 2.3 微弱信号探测技术15-18
• 2.3.1 直接探测16
• 2.3.2 相干探测16-18
• 2.3.3 相干探测实现条件18
• 2.4 本章小结18-19
• 第3章 基于偏振相干的星载激光测高系统19-37
• 3.1 系统总体方案设计19-20
• 3.2 系统工作原理20
• 3.3 激光发射单元设计20-22
• 3.4 光电探测模块相关电路设计22-27
• 3.4.1 光电探测器的选择22-26
• 3.4.2 APD偏压电路26-27
• 3.4.3 APD温度补偿27
• 3.5 信号处理模块设计27-30
• 3.6 计数模块设计30-34
• 3.6.1 FPGA介绍31
• 3.6.2 FPGA外围电路设计31-34
• 3.7 显示单元设计34-36
• 3.7.1 器件选择34-35
• 3.7.2 电路设计35-36
• 3.8 本章小结36-37
• 第4章 系统软件设计37-47
• 4.1 开发环境37-38
• 4.2 编程语言概述38-39
• 4.3 FPGA软件设计39-43
• 4.3.1 系统倍频设计40-41
• 4.3.2 计数单元软件设计41-43
• 4.4 单片机程序设计43-46
• 4.4.1 串行通信接口SPI43-45
• 4.4.2 显示单元程序设计45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 实验结果及误差分析47-51
• 5.1 系统软硬件调试47-48
• 5.2 实验结果48-49
• 5.3 误差分析49-50
• 5.4 本章小结50-51
• 第6章 总结与展望51-52
• 6.1 总结51
• 6.2 展望51-52
• 参考文献52-54
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果54-55
• 致谢55

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本文编号：528432