光子计数激光测深技术研究
发布时间：2021-01-09 21:19
与传统线性探测体制激光雷达相比,光子计数激光雷达灵敏度更高而系统资源消耗更低、探测距离更远且探测效率更高。开展光子计数激光测深技术研究,可以摆脱传统激光测深系统激光能量大、系统复杂而功耗较高、探测深度较浅而精度较低等缺点,这对于海岸线漫长、大陆架资源丰富的我国而言,具有十分重要的战略意义。国内对于光子计数激光雷达已经有了较为全面的研究,但将其应用于水深探测尚处于起步阶段,本论文的研究成果可以弥补国内光子计数激光测深方面的研究空白。论文主要针对应用于水深探测的光子计数激光雷达系统进行深入研究。详细分析了光子计数激光雷达的基本原理和探测模型,基于光子计数激光测深原理,建立了光子计数激光测深系统探测模型,提出了系统工作模式选取、性能分析、系统参数设计的方法,建立了光子计数激光雷达水深探测的激光能量模型和探测概率模型,成功研制出一套可用于水深探测的光子计数激光测深系统实验原型机。论文率先在国内运用光子计数激光雷达进行了水深探测实验,验证了光子计数激光雷达水深探测的原理、指标设计和关键技术的合理性及可行性,构建了基于回波信号的点云数据及其统计直方图的数据预处理、滤波和水深提取算法,获取了许多有价...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)上海市
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MMLA光子计数激光雷达系统
光子计数激光测深技术研究在 MMLA 的基础上，戈达德空间中心和 Sigma 公司的研究人员开发出了第二代验证系统系统 Imaging Photon-countingAltimeter(IPA)。其激光波长仍为532nm，激光重频提高到 22KHz，脉冲能量为 6.4uJ,脉宽 710ps，同时仍然选用工作在光子计数模式的面阵 PMT 作为回波探测器，但元数增加到 10×10[15]。系统采用双光楔扫描器为不同平台速度提供多种一维和二维扫描，为单次飞越领空实现宽幅成像。图 1.2 左侧为 IPA 验证系统得到的地面三维数据，且由于具有极高的灵敏度，光子计数探测体制可以穿透一定的水深而获得浅水水下地形，如图1.2 右侧所示。
图 1.3 GenIII 激光雷达系统结构图及其获取的三维成像试验数据Figure 1.3 System block diagram of GenIII and 3D Imaging Data obtained by it图 1.4 Jigsaw 激光雷达与其获取的目标三维数据Figure 1.4 Jigsaw lidar and its acquired 3D data
【参考文献】：
期刊论文
[1]光子计数激光测距技术研究[J]. 侯利冰,黄庚华,况耀武,陈凯,舒嵘. 科学技术与工程. 2013(18)
[2]中国海洋综合管控的蓝“色天网”——国家海域动态监视监测管理系统[J]. 张志华,曹可,马红伟,赵建华,宋德瑞. 海洋世界. 2012(12)
[3]光子计数激光雷达时间-数字转换系统[J]. 侯利冰,郭颖,黄庚华,舒嵘. 红外与毫米波学报. 2012(03)
[4]远距离激光成像雷达进展[J]. 孙建锋,闫爱民,刘德安,刘立人. 激光与光电子学进展. 2009(08)
[5]海洋悬浮粒子的光学后向散射率特性研究[J]. 林宏,董天临,马泳,艾青. 大气与环境光学学报. 2008(01)
[6]单光子探测器件的发展与应用[J]. 张雪皎,万钧力. 激光杂志. 2007(05)
[7]国外天基激光遥感发展研究(上)[J]. 周润松. 国际太空. 2007(07)
[8]星载激光雷达的发展与应用[J]. 李然,王成,苏国中,张珂殊,唐伶俐,李传荣. 科技导报. 2007(14)
[9]超导单光子探测技术[J]. 张忠祥,韩正甫,刘云,郭光灿. 物理学进展. 2007(01)
[10]单光子探测器及其发展[J]. 张鹏飞,周金运. 传感器世界. 2003(10)
博士论文
[1]红外与激光复合探测关键技术研究[D]. 颜洪雷.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014
[2]机载激光水深探测技术基础及数据处理方法研究[D]. 叶修松.解放军信息工程大学 2010
[3]脉冲半导体激光器高速三维成像激光雷达研究[D]. 胡春生.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]机载蓝绿激光雷达水深信息获取与处理方法[D]. 张亮.大连海事大学 2016
本文编号：2967418
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)上海市
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MMLA光子计数激光雷达系统
光子计数激光测深技术研究在 MMLA 的基础上，戈达德空间中心和 Sigma 公司的研究人员开发出了第二代验证系统系统 Imaging Photon-countingAltimeter(IPA)。其激光波长仍为532nm，激光重频提高到 22KHz，脉冲能量为 6.4uJ,脉宽 710ps，同时仍然选用工作在光子计数模式的面阵 PMT 作为回波探测器，但元数增加到 10×10[15]。系统采用双光楔扫描器为不同平台速度提供多种一维和二维扫描，为单次飞越领空实现宽幅成像。图 1.2 左侧为 IPA 验证系统得到的地面三维数据，且由于具有极高的灵敏度，光子计数探测体制可以穿透一定的水深而获得浅水水下地形，如图1.2 右侧所示。
图 1.3 GenIII 激光雷达系统结构图及其获取的三维成像试验数据Figure 1.3 System block diagram of GenIII and 3D Imaging Data obtained by it图 1.4 Jigsaw 激光雷达与其获取的目标三维数据Figure 1.4 Jigsaw lidar and its acquired 3D data
【参考文献】：
期刊论文
[1]光子计数激光测距技术研究[J]. 侯利冰,黄庚华,况耀武,陈凯,舒嵘. 科学技术与工程. 2013(18)
[2]中国海洋综合管控的蓝“色天网”——国家海域动态监视监测管理系统[J]. 张志华,曹可,马红伟,赵建华,宋德瑞. 海洋世界. 2012(12)
[3]光子计数激光雷达时间-数字转换系统[J]. 侯利冰,郭颖,黄庚华,舒嵘. 红外与毫米波学报. 2012(03)
[4]远距离激光成像雷达进展[J]. 孙建锋,闫爱民,刘德安,刘立人. 激光与光电子学进展. 2009(08)
[5]海洋悬浮粒子的光学后向散射率特性研究[J]. 林宏,董天临,马泳,艾青. 大气与环境光学学报. 2008(01)
[6]单光子探测器件的发展与应用[J]. 张雪皎,万钧力. 激光杂志. 2007(05)
[7]国外天基激光遥感发展研究(上)[J]. 周润松. 国际太空. 2007(07)
[8]星载激光雷达的发展与应用[J]. 李然,王成,苏国中,张珂殊,唐伶俐,李传荣. 科技导报. 2007(14)
[9]超导单光子探测技术[J]. 张忠祥,韩正甫,刘云,郭光灿. 物理学进展. 2007(01)
[10]单光子探测器及其发展[J]. 张鹏飞,周金运. 传感器世界. 2003(10)
博士论文
[1]红外与激光复合探测关键技术研究[D]. 颜洪雷.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014
[2]机载激光水深探测技术基础及数据处理方法研究[D]. 叶修松.解放军信息工程大学 2010
[3]脉冲半导体激光器高速三维成像激光雷达研究[D]. 胡春生.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]机载蓝绿激光雷达水深信息获取与处理方法[D]. 张亮.大连海事大学 2016
本文编号：2967418
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/2967418.html
