双ICCD增益调制激光雷达的精度研究

发布时间：2017-04-09 05:17

  本文关键词：双ICCD增益调制激光雷达的精度研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双ICCD增益调制成像激光雷达是增益调制型无扫描激光雷达的一种。它是在单ICCD增益调制成像激光雷达的基础上作的改进,它可以去除目标运动所带来的误差,进而对动态目标进行成像。这样,双ICCD增益调制成像激光雷达就可以对运动目标进行3D成像,从而给出运动目标的几何形貌。通过分析几何形貌确定目标的运动趋势,从而更有效的探测。在研究成像激光雷达中,测距精度的提高是体现其应用价值的关键,本论文从理论和实验出发对双ICCD增益调制成像激光雷达的测距精度进行研究。本文介绍了双ICCD增益调制成像激光雷达的成像原理,在其接收端有两个ICCD,这两个ICCD上的增益一个随时间单调增大,另一个随时间单调减小。将上下增益调制下获得的两幅灰度图像相除就可解算出激光脉冲运行的时间进而得到目标的具体距离。首先从理论上对双ICCD线性增益调制成像激光雷达的距离方程进行了推导并根据误差传递公式推导出了测距精度。测距精度是本文的重点研讨对象,利用MATLAB软件对双ICCD线性增益调制中的两个调制函数的参数进行了仿真研讨并和单ICCD的测距精度进行了仿真比较。结果显示,当双ICCD线性增益调制成像激光雷达的上增益调制函数的初始值与单ICCD线性增益调制函数的初始值相同时,双ICCD线性增益调制激光雷达的测距精度总是高于单ICCD。其次本文利用类似于双ICCD线性的方法推导了双ICCD正弦、指数增益调制激光雷达的距离方程和测距精度。对于线性、正弦、指数三种调制方式,指数调制下的测距精度仅与系统的信噪比和表示指数增益变化快慢的时间常数有关。用MATLAB软件对双ICCD指数增益调制下的测距精度作了一定的仿真分析并与单ICCD作对比。当双ICCD指数增益调制激光雷达中的上指数调制时间常数与单ICCD的调制时间常数相同时,双ICCD指数增益调制激光雷达的测距精度总是高于单ICCD指数的测距精度。最后,根据成像原理设计并搭建了双ICCD和单ICCD指数增益调制激光雷达室内实验装置。分别测试了距离为45m、45.5m和45m、46m的两组目标在不同增益调制时间常数下的距离精度。验证了理论分析的正确性:即双ICCD指数增益调制激光雷达的测距精度要高于单ICCD的,能达到毫米量级,而且表示指数增益变化快慢的调制时间常数越小精度越高。
【关键词】：激光雷达 增益调制 双 ICCD 测距精度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958.98
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-20
• 1.2.1 采用ICCD器件的激光雷达研究现状10-18
• 1.2.2 ICCD噪声的研究现状18-20
• 1.3 本文主要研究内容20-22
• 第2章 双ICCD线性增益调制系统的性能分析22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 双ICCD线性增益调制成像激光雷达原理及距离方程22-25
• 2.2.1 双ICCD线性增益调制成像激光雷达原理22-23
• 2.2.2 双ICCD线性增益调制激光雷达距离方程23-25
• 2.3 双ICCD线性增益调制成像激光雷达的噪声分析25-30
• 2.3.1 光电阴极噪声分析26-27
• 2.3.2 微通道板噪声分析27-28
• 2.3.3 荧光屏噪声分析28
• 2.3.4 CCD噪声分析28-30
• 2.4 双ICCD线性增益调制成像激光雷达的精度分析30-35
• 2.4.1 双ICCD线性增益调制成像激光雷达的测距精度30-31
• 2.4.2 分析影响测距精度的因素31-32
• 2.4.3 双ICCD线性增益调制测距精度公式中调制函数参数的研究32-33
• 2.4.4 单ICCD线性增益调制与双ICCD线性增益调制的精度比较33-35
• 2.5 近距离目标下双ICCD线性增益调制成像系统测距精度分析35-36
• 2.5.1 对于近距离目标研究g_1与的g_2关系35-36
• 2.5.2 对于近距离目标研究k_1与k_2的关系36
• 2.6 本章小结36-38
• 第3章 双ICCD非线性增益调制成像系统的性能分析38-46
• 3.1 引言38
• 3.2 双ICCD正弦和指数增益调制下系统的距离方程和测距精度38-42
• 3.2.1 双ICCD正弦增益调制下系统的距离方程和测距精度38-40
• 3.2.2 双ICCD指数增益调制下系统的距离方程和测距精度40-42
• 3.2.3 双ICCD三种增益调制下测距精度的比较42
• 3.3 双ICCD指数增益调制激光雷达的精度分析42-45
• 3.3.1 双ICCD指数增益调制测距精度表达式中参数的研究42-44
• 3.3.2 双ICCD与单ICCD指数增益调制下测距精度的比较44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 指数增益调制成像系统测距精度的实验验证46-58
• 4.1 引言46
• 4.2 双ICCD指数增益调制激光雷达实验系统46-48
• 4.3 双ICCD指数增益调制激光雷达实验系统的定标48-50
• 4.4 双ICCD指数增益调制成像激光雷达实验结果与分析50-57
• 4.4.1 单ICCD指数增益调制成像激光雷达实验50-54
• 4.4.2 双ICCD指数增益调制成像激光雷达实验54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 结论58-60
• 参考文献60-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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  本文关键词：双ICCD增益调制激光雷达的精度研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：294540