可编程啁啾调幅单光子激光雷达系统研究

发布时间：2017-12-07 03:12

  本文关键词：可编程啁啾调幅单光子激光雷达系统研究

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【摘要】：激光雷达在诸如天文观测、气象预测、通信、目标跟踪、精确制导、精确测距、三维成像等方面都有广泛的应用,啁啾调幅单光子激光雷达以其高精度、高灵敏度、低峰值功率等诸多优点吸引了许多国内外学者的研究,但是国内对基于Gm-APD作为探测器的激光雷达的技术研究开始得较晚,且处于刚刚起步的状态,啁啾调幅单光子激光雷达体制研究工作也近两年才刚刚开始,开展基于Gm-APD啁啾调幅光子激光雷达体制的研究和系统构建十分必要。本文首先针对单光子探测器Gm-APD固有死时间限制了系统采样频率以及啁啾信号带宽,从而导致啁啾调幅单光子激光雷达系统的距离精度无法进一步提高这一弱点,本文提出了一种自适应多周期累加的算法来提高回波信号信噪比,并在此算法的基础上提出了频域及时域的最小二乘拟合算法来提高系统的测距精度。本文首先理论证明了多个周期的Gm-APD输出信号叠加可以改善回波信号的信噪比。在频域结合自适应多周期累加算法,从混频滤波的角度出发,推导了回波中频信号的FFT频谱也为一个sinc函数,根据中频频谱的半峰宽内的离散频谱数据点对此频域sinc函数进行最小二乘拟合来估计更为精确的中频频率值。在时域结合自适应多周期累加算法,从脉冲压缩的角度出发,推导出经过匹配滤波的回波信号是一个关于时间t的sinc函数,根据压缩后的回波半峰宽内的数据对此时域sinc函数进行最小二乘拟合来估计更为精确的回波峰值位置；实验表明,这两种方法都能够使得系统的测距精度有了很大的提高。然后针对电光调制器工作过一段时间后工作点发生漂移导致调制失真的情况,本文提出了一种基于“试探——迭代补偿”思想的M-Z电光调制器工作点自动反馈控制算法,该算法能够使M-Z电光调制器长时间工作在正交点附近。其次本文采用模块化思想构建了一套基于可编程软硬件的啁啾调幅单光子激光雷达系统,该系统不但允许灵活修改各项系统参数,而且各模块具有可重用性,为今后其他体制激光雷达系统的快速开发提供了保障。最后本文针对不同系统参数条件下的系统信噪比进行了研究,分析了各个系统参数对系统信噪比的影响,为啁啾调幅单光子激光雷达系统构建提供了理论和事实依据。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958.98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 寇松峰;陈钱;顾国华;季尔优;;基于4元APD阵列的激光测距技术研究[J];激光与红外;2008年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王力;基于LabVIEW的高速数据采集系统的软硬件设计[D];南京理工大学;2013年

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本文编号：1260926