军用脉冲激光测距技术与研究现状

简要介绍了军用脉冲激光测距机的工作原理和应用现状，分析了脉冲激光测距机中各种激光源的优缺点，并对现阶段军用脉冲激光测距机的研究热点和未来的发展趋势作了相应阐述。     

脉冲激光测距机性能综合测试技术

提出利用室外消光法与室内时序增益系数比检测相结合的方法进行激光测距机最大测程测试,利用精密光电延时与激光回波模拟技术相结合的方法实现对测距机测程范围、测距精度、选通范围及精度、距离分辨力等主要性能参数的室内模拟测试。对测试原理进行了论述,并对激光测距机的实验数据进行了分析。实验结果表明:利用所提出的综合测试技术可实现对脉冲激光测距机多个主要性能参数的准确测试,为客观评价激光测距机的性能提供了可靠的测量数据。     

脉冲激光测距机检定测试设备

介绍一种有方便校准测距机主要性能参数的智能化综合检定测试系统。主要检测测距机理的距离准确性、最大及最小测程、脉冲能量、脉宽、重频特性、束散角及光轴稳定性等。给出主要的校准及传递方法。     

脉冲激光测距机性能综合测试技术

提出利用室外消光法与室内时序增益系数比检测相结合的方法进行激光测距机最大测程测试,利用精密光电延时与激光回波模拟技术相结合的方法实现对测距机测程范围、测距精度、选通范围及精度、距离分辨力等主要性能参数的室内模拟测试。对测试原理进行了论述,并对激光测距机的实验数据进行了分析。实验结果表明：利用所提出的综合测试技术可实现对脉冲激光测距机多个主要性能参数的准确测试,为客观评价激光测距机的性能提供了可靠的测量数据。     

脉冲激光测距机最大测程校准方法

激光测距机的最大测程是激光测距机最主要的性能指标之一，是激光测距机有关性能参数的一种综合反映。简要介绍校准脉冲激光测距机最大测程的几种主要方法，并对各种方法的优、缺点进行详细分析。     

脉冲激光测距机消光比测试系统精度分析

介绍了脉冲激光测距机最大测程———消光比测试方法中的消光比测量原理公式。并以原理公式为依据 ,对影响系统测量精度的诸因素逐一进行了分析和估算 ,根据测量消光比值的合成标准的不确定度进行精度分配。     

脉冲激光测距由于模-数转换引起的误差的分析

<正> 脉冲激光测距的误差来源是多方面的,主要有模-数转换、取样和回波信号的强度差别等。本文主要分析由于模-数转换而引起的误差。脉冲激光测距,实际上测量的是激光脉冲在测距仪和目标间往返一次所用的时间,这是一个模拟星。大多数测距仪还要将与此时间相应的距离以数字的形式显示出来,这里就存在着一个由模拟量至数字量的转换。下面对此误差作一些具体分析。     

小型激光测距机

两年前ILS公司公布了一种小于香烟盒的YAG激光测距机,但对于手握来讲有点太小。现在ILS公司又提出一种稍大的YAG测距机,具有同样的技术性能。LRR—104型的尺寸为13×14×4里米,重量少于800克,测距50～3995米,误差±5米。两毫焦的YAG激光器每分钟发射8个脉冲。接收器为硅雪崩光电二极管。视场为30毫弧度。灵敏度只有30毫微瓦。同时,根据ILS的结果,Kazuk Enterprise s公司提出一种激光测距机,其尺寸和重量与标准的7×35毫米的双筒望远镜的相同,型号为LH—81型,为军用研制品,     

距离无关的高精度混沌激光测距

研究了利用类噪声混沌激光的相关特性实现目标距离的测定方法.数值分析了混沌激光自相关曲线的半峰全宽和旁瓣水平与表征其混沌状态的最大李雅普诺夫指数及关联维数的关系.同时,模拟研究了波形误差对混沌激光测距的影响,并分析了不同混沌态的波形误差的临界值.结果表明,具有窄半峰全宽和低旁瓣水平的自相关曲线的高维混沌激光序列是理想的测距激光,其测量分辨率可达1.5 cm以下,且波形误差容忍度大,测量范围大.在测量范围内,精度与距离无关.     

脉冲激光测距时间间隔测量技术

在脉冲激光测距系统中,为提高时间间隔测量的精度,采用插值法进行时间间隔测量。在分析传统的数字计数法测量原理与误差的基础上,重点研究了插值法。其测量对象针对传统数字计数法中待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔。测量采用电容充放电技术,把时间间隔加入到一个时间扩展模块(通常为一只高精度的电容),实现时间上的放大,再对放大后的时间进行测量,可提高时间测量的精度。利用该方法得到的时间间隔测量精度可达到100 ps,对应于1.5 cm的测距精度。     

脉冲激光测距时间间隔测量技术

在脉冲激光测距系统中,为提高时间间隔测量的精度,采用插值法进行时间间隔测量。在分析传统的数字计数法测量原理与误差的基础上,重点研究了插值法。其测量对象针对传统数字计数法中待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔。测量采用电容充放电技术,把时间间隔加入到一个时间扩展模块(通常为一只高精度的电容),实现时间上的放大,再对放大后的时间进行测量,可提高时间测量的精度。利用该方法得到的时间间隔测量精度可达到100 ps,对应于1.5 cm的测距精度。     

英国的CO_2激光测距机

CO_2激光测距机有三个主要的优点:对人眼安全;对烟尘雾有良好的穿透能力;能够与8—13微米的热观察装置兼容。据分析,超过1.4微米的辐射就不会聚焦在人眼的视网膜上。对于10.6微米脉冲激光器,国际上公认的对人眼的损伤极限为100焦尔/米~2。这个数值比可见光的损伤极限大20,000倍。对于单次发射的 CO_2激光测距机,当脉冲宽度为60毫微秒,     

提高短距离脉冲式激光测距精度的研究

脉冲式激光测距机因其结构简单、非合作目标、测量速度快、测量距离远等特点,被广泛应用于军事,遥感,工程建设等领域。但脉冲激光测距在短距离(100m内)测量中相对误差较高,大大限制了脉冲激光测距在短距离测距中的应用。针对短距离脉冲激光测距误差进行分析,采用单片机控制TDC-GP2芯片在一个测量周期内进行多次测量,然后通过单片机计算取其平均值后输出,结合自动增益控制(AGC)技术、温度控制技术、以及雪崩二极管(APD)接收放大技术等,大大地提高了短距离脉冲激光测距的精度。     

高精度多脉冲激光测距回波检测技术

针对远距离激光测距机回波信号脉宽强度特征和噪声的统计特性,提出了一种高精度多脉冲激光测距机的回波信号检测技术。采用时钟移相分配方式实现了400 MHz高速信号采集及数字化处理,提高了回波脉冲的检测精度。采用ARM嵌入式高速核处理器进行数据算法处理,完成了滤波降噪、自适应门限检测和多帧相关检测等功能,使回波信噪比提高了7.6 dB,达到远距离精确获取目标距离信息的目的。     

一种新型激光测距机检测仪

提出在环境应力条件下，室内检测激光测距机性能的专门仪器－激光测距机检测仪，并论述该仪器的构成，设计要点及应用范围。     

无损眼睛的激光测距机——军事训练的约束促进了无损眼睛激光测距机的研制

在最近二十年里,激光器被广泛用于军事方面,作为陆基或空基应用的测距机或目标指示器。激光器和探测器的发展历史说明,测距机上用的激光器绝大多数都是钕玻璃或掺钕钇铝石榴石基质晶体激光器。这些激光器在1.06微米波段上与高效率光电倍增器或固体探测器配合使用时,性能极为优越。然而,钕激光器由于波长相当短,带来了两个主要短点。第一个缺点是,Mie散射大,降低了总效率。第二个,即主要缺点,是有害的短波长会伤害人眼。     

距离千米级双望远镜的空间碎片激光测距

以上海天文台收发分离的21cm/60cm口径卫星激光测距系统为例,利用高精度计时器、光电探测器等设备,对发射/接收系统的时延分别进行测量与标定,测量地面靶目标所得到的发射/接收系统的总时延与常规地面靶目标测量方法的测量均值相比,时延标定误差为400ps。在此基础上,利用高精度时钟系统,并在解决远距离望远镜回波信号探测距离门控制问题的条件下,实现了相距2.5km的双望远镜系统对距离大于1000km的空间碎片目标的测量,验证了远距离接收空间碎片目标激光回波信号的能力。     

激光测距机与坦克热瞄准具的组合

第一节前言本报告分析了美国政府提出的把AN/GVS—5激光测距机组件组装在AN/VSG—2坦克热瞄准具中的设计方案,本文介绍了得克萨斯仪器公司的研究成果。研究的主要目的是确定两个系统的相容性,并且联系坦克热瞄准具的生产来评定此种组装方案对重新生产的成本有何影响。把两种仪器进行组装的最初设计方案是美国陆军佛兰克福兵工厂提出的。得克萨斯仪器公司对该初步设计进行了分析,找出了某些缺点和不足,这就促使扩大了研究范围,以便增加一些被认为是必不可少的特性,使坦克能有效地完成任务。进一步扩大了研究范围,对CO_2激光测距机与坦克热瞄准具的组装也作了简短的调研。本报告在下面各节中简要介绍了AN/GVS—5和AN/VSG—2两个系统,叙述了由佛兰克福兵工厂提出的组装初步方案。接着讨论了得克萨斯仪器公司提出的替换方案、技术风险、折衷选择和成本等问题。此外还介绍了与CO_2激光器相比较的调研结果。     

基于超导探测器的激光测距系统作用距离分析

提出了将超导纳米线单光子探测器(SSPD)应用于空间碎片激光测距的构想,并通过理论分析和等效外场实验进行了可行性论证。根据SSPD在门控时间内允许多次测量的特性,建立了信噪比随回波光子数的变化模型,并考察了激光器发射重复频率、天光背景噪声强度、探测器暗计数率等参数对信噪比的影响,结合回波光子数方程和噪声强度,以云南天文台激光测距系统为例,推算出该系统具备探测830 km处米级大小空间碎片的能力。结合光纤耦合条件,设计了以太阳能板为目标的外场实验,通过改变光学系统透过率,获得了信噪比随回波光子数变化的实验曲线,验证了利用信噪比变化推测系统作用距离方法的有效性,理论和等效实验结果均表明超导纳米线探测器有望实现空间碎片激光测距。     

激光测距机故障检测软件的优化

基于ADUC812 CPLD平台研制的激光测距机检修仪,实现了多种测距机电路信号的检测与判断,可实时地把检测结果和故障现象发送到上位机。解决了该检修仪多信号检测过程中软件设计的难点。