基于线扫描的海洋目标成像激光雷达系统研究

发布时间：2021-01-02 04:12

　　海洋目标是对海洋环境中被探测对象的统称,主要可分为水面上目标及水下目标,随着近年来全球性海洋开发不断深入,海洋目标探测技术飞速发展。激光雷达具有距离分辨率高、目标识别能力强的特点,可同时对水面上目标及水面下一定深度的目标进行探测,因此成为极具吸引力的海洋目标探测方法。目前已发展的成像激光雷达包括点扫描成像、面阵成像、线扫描成像等多种体制。线扫描激光雷达因其结构简单、成像效率高、能量相对集中的优点,成为广泛应用的海洋目标成像方法之一。然而,海洋环境复杂多变,海风、海浪、海流等因素导致海洋目标探测过程中面临噪声强度大、环境变化频繁等诸多挑战。根据线扫描成像激光雷达现状及海洋目标成像特点,本文分别对基于三角法及条纹管法的海洋目标成像激光雷达进行了深入研究。其中三角法适用于近距离目标的高精度成像,拥有结构简单、成本低、精度高的优势;条纹管成像系统适用于远距离目标三维成像,具有探测能力强、距离分辨能力高的优点,论文主要研究内容如下:（1）分析了点扫描成像、面阵成像及线扫描成像激光雷达的国内外技术进展,对比了各成像方法的优势与不足。线扫描成像方面,分析了三角法成像及条纹法成像两种方法的国内外进展及... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：155 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 点扫描激光成像技术及发展
    1.3 面阵激光成像技术及发展
    1.4 线扫描激光成像技术及发展
        1.4.1 三角法线扫描成像技术及发展
        1.4.2 条纹管线扫描成像技术及发展
    1.5 本文研究的主要内容
第2章 激光传输特性研究
    2.1 引言
    2.2 激光雷达方程
    2.3 激光传输光学特性
        2.3.1 激光海洋大气传输光学特性
        2.3.2 激光水下传输光学特性
    2.4 激光传输特性仿真
        2.4.1 仿真参数设置
        2.4.2 激光海洋大气传输光学特性仿真
        2.4.3 激光水下传输光学特性仿真
    2.5 本章小结
第3章 三角法线扫描激光雷达系统研究
    3.1 引言
    3.2 三角法线扫描成像原理
    3.3 三角法实时彩色三维成像方法
    3.4 实时彩色三维成像系统研究
        3.4.1 实时彩色三维成像系统设计
        3.4.2 彩色三维成像系统研制与集成
        3.4.3 水下目标彩色三维成像实验研究
    3.5 无人机载线扫描三维成像系统研究
        3.5.1 无人机载线扫描三维成像系统设计
        3.5.2 无人机载线扫描成像系统研制与集成
        3.5.3 无人机载三维成像实验研究
    3.6 本章小结
第4章 条纹管线扫描激光雷达系统研究
    4.1 引言
    4.2 条纹管线扫描成像原理
        4.2.1 条纹管激光雷达系统结构
        4.2.2 条纹管探测器工作原理
    4.3 条纹管成像雷达系统设计与研制
        4.3.1 雷达系统总体设计
        4.3.2 激光发射系统
        4.3.3 接收光学系统
        4.3.4 探测系统
        4.3.5 控制系统
        4.3.6 扫描系统
        4.3.7 雷达系统集成
    4.4 多线程数据处理方法
    4.5 条纹管阴极选通成像方法
    4.6 水上目标成像实验研究
        4.6.1 2 km目标三维成像
        4.6.2 6 km目标三维成像
        4.6.3 1 0.5km目标三维成像
        4.6.4 大型船只目标三维成像
    4.7 水下目标成像实验研究
        4.7.1 水下目标成像装置
        4.7.2 探测距离实验测试
        4.7.3 水下目标成像精度分析
    4.8 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]小型化高分辨率激光雷达条纹管探测器的研制[J]. 迟晨,唐家业,王葵,董光焰,韩文杰.  光电子技术. 2019(02)
[2]基于RANSAC的激光三角法中厚板板形测量技术研究[J]. 刘继丹,赵明,刘晓艳,赵健伯,魏珂.  冶金自动化. 2019(03)
[3]相对湿度和风速对海洋大气气溶胶粒子谱的影响[J]. 王菲菲,李学彬,郑显明,张文忠,罗涛,朱文越,成巍,邓志武.  红外与激光工程. 2019(S1)
[4]小型条纹管时空分辨及增益特性研究（英文）[J]. 田丽萍,温文龙,王兴,陈萍,惠丹丹,卢裕,田进寿,赵卫.  光子学报. 2019(07)
[5]耕作土壤沟形测量系统设计与试验[J]. 王韦韦,李俊,王晴晴,李兆东,武尧尧,陈黎卿.  农业机械学报. 2019(07)
[6]海上大气激光传输特性仿真研究[J]. 冷坤,武文远,龚艳春,杨云涛,章曦.  激光与红外. 2018(12)
[7]激光在海洋型气溶胶中传输的蒙特卡罗模拟[J]. 冷坤,章曦,武文远,龚艳春,杨云涛.  物理与工程. 2018(06)
[8]基于线激光扫描器表面测量装置的结构设计[J]. 唐遵乐,曹吉文,王钰.  青岛大学学报(工程技术版). 2018(04)
[9]基于Monte Carlo方法的雾红外传输仿真及分析[J]. 王婷,徐军,赵选科,孙红辉,高旸,孙琦云.  光子学报. 2018(12)
[10]典型地区大气湍流高度分布特性与模式研究[J]. 孙刚,翁宁泉,肖黎明,刘庆,李学彬.  大气与环境光学学报. 2018(06)



本文编号：2952625