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激光雷达高速扫描系统原理及设计

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第一章绪论

1.1研究的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1激光雷达国内外研究现状

1.2.2双基地激光雷达国内外研究现状

1.2.3高速激光雷达扫描系统的国内外研究现状

1.3本文的研究内容及结构安排

第二章单/双基地激光雷达原理基本理论

2.1激光雷达简述

2.1.1激光雷达组成及工作原理简述

2.1.2双基地激光雷达基本特点

2.2单双基地激光雷达探测

2.2.1单站激光雷达方程

2.2.2双站激光雷达方程

2.3双基地激光雷达系统信噪比

2.3.1系统信噪比分析

2.3.2接收视场角与背景噪声关系

2.4小结

第三章双基地激光雷达探测空域的研究

3.1双基地雷达信噪比等值线

3.2双基地雷达的空间探测范围

3.3双基地激光雷达的空间同步问题与双站探测空域研究分析

3.3.1双基地激光雷达的空间同步

3.3.2结合高速扫描系统对扫描空域的分析

3.3.3在扫描空域上双站接收功率研究

3.3.4双基地激光雷达双站探测空域内信噪比研究

3.4本章小结

第四章单/双基地激光雷达高速扫描系统设计

4.1扫描系统概述

4.1.1电光扫描

4.1.2声光扫描

4.1.3旋转多面镜扫描

4.2旋转多面镜扫描

4.2.1旋转多面镜扫描轨迹非线性分析

4.2.2棱镜的形状,尺寸设计及材料的选择

4.3激光雷达扫描系统扫描速度公式的推导

4.3.1基于目标运动速度的扫描速度分析

4.3.2结合脉冲激光器推导扫描速度公式

4.4激光雷达扫描系统的设计

4.4.1激光雷达扫描系统设计原理

4.4.2激光雷达扫描系统的加工

4.5小结

第五章激光雷达原理系统实验

5.1双基地激光雷达原理系统介绍

5.2双基地激光雷达常数的测试

5.3单、双基地激光雷达方程实验验证

5.4本章小结

结束语

致谢

参考文献

研究成果

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摘要

激光雷达具有独特的物理性能,使其在民用和军事领域都有着广阔的应用前景。双基地激光雷达是激光雷达应用发展的新方向之一,单、双基地激光雷达探测空域和高速扫描问题是双基地激光雷达关键技术之一。 本文首先对双基地激光雷达系统的探测空域进行了研究分析。基于系统的信噪比及系统的背景噪声理论分析了双基地激光雷达系统的探测空域;研究了在一定的探测空域范围内内,双站探测功率和信噪比。论文介绍了常用的激光高速扫描方式,并选择了激光雷达的高速扫描系统方案;计算并分析了扫描系统核心器件棱镜的参数,结合扫描方式、目标飞行状态及激光器特性等关键因素分析并推导了扫描速度公式,确定了激光雷达高速扫描系统的转动速度;设计了激光雷达高速扫描系统,并对高速扫描系统各个模块做了简要的阐述。特别介绍了核心部件转镜的加工方案。 利用单、双基地激光雷达原理实验系统,对1064nm波长激光进行了室外原理系统实验。其中包括激光器固定功率下,双基地激光雷达常数和双基地激光雷达方程的测试。为确定单、双基地激光雷达原理试验系统探测空域和扫描空域,具有指导意义。

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