二维扫描型激光雷达的扫描特性分析

在光反射矢量理论和反射镜转动定理的基础上,结合反射镜转轴与镜面的偏心距所产生的影响对二维扫描成像特性进行了分析,给出了单点二维扫描的公式,并以此为基础得到了仿真图像。同时对线状发射光的反射情形进行了理论计算,给出了二维扫描镜的联合作用矩阵,得到了经过二维扫描镜两次反射后线状发射光在目标面上的投影长度以及偏转角,为后续的数据处理提供了一些参考依据。最后对二维扫描镜的形状进行了设计分析,以保证在满足接收视场的情况下最大程度地利用扫描镜镜面,降低扫描镜的转动惯量,从而降低负载电机的功耗。     

新体制激光雷达光纤扫描系统

为了提高激光成像雷达的帧频与激光点斑密度,介绍了光纤扫描装置的原理。光纤扫描激光雷达系统基于两套激光发接收对称的光纤束,其发射系统由圆形排列到线性排列、接收系统由线性排列到圆形排列;圆形排列激光束与扫描摆镜、直线排列光纤束与物镜系统分别构成发收光学系统,实现光束在空间的偏转和接收。该雷达的核心是光纤束与光学镜头耦合构成的发收光学系统以及相应的控制系统。重点分析了光纤的数值孔径、瞬时视场角、成像视场、光学耦合效率等光学系统参数设定方法,介绍了一种光学镜头设计方案及控制系统中MCU的功能和参数选择方法。该项研究结合了国内的光学超精细加工、精密光学装调以及同步控制技术水平等设定合理的参数,概念新、方法新,实现光纤扫描激光雷达还是可行的。     

光纤扫描激光雷达技术

简单介绍了新体制光纤扫描激光雷达的原理及组成,包括两套对称的光纤束,分别用作激光束的发射和接收系统.介绍了该雷达系统光束扫描范围、光束发散角及物镜的有效通光口径等参数的设定,前两者主要由传能光纤的孔径、摆布位置、透镜物镜的焦距等确定,这三者的关系是密切相关、互相制约的.分析了光纤扫描激光雷达关键技术,即如何提高空间自由光与光纤的耦合效率,详细分析了影响激光光纤耦合效率的因素,包括光纤耦合条件、高精度光纤面板加工、激光发射与扫描电机同步控制.指出实现光纤扫描激光雷达的现实性.     

线阵激光雷达同步扫描系统的设计

为了实现线阵激光雷达的同步动态扫描,提出了一种提出对PIN光电二极管的输出基准信号进行电平转换驱动旋转平台,从而对三维景物实现推扫的方法。介绍了系统的硬件组成,设计了电平转换驱动电路,阐述了同步扫描系统的原理。实验表明,系统的结构紧凑,运行可靠,能在整个圆周范围内进行扫描,测量的精度高达。     

激光雷达双光束扫描接收方法研究

利用激光雷达双光束扫描接收方法可以在激光发射频率与振镜扫描频率一定时 ,使扫描像元素加倍 ;在像元素不变的条件下 ,使扫描帧频加倍 ;并具有增加最大非模糊距离等优点 ,降低了对扫描与激光器的要求。具有应用于高帧频、高像元素激光雷达的前景     

旋转二维激光雷达测量系统及其标定方法

为了实现利用单个二维激光雷达获得被扫描物体 的三维信息,提出了一种旋转二维激光雷达三维 扫描测量系统及其标定方法。确定了系统的组成和扫描测量原理,建立了系统的数学模型。 针对现有激光 雷达扫描测量系统参数标定方法不能线性求解的不足,提出了一种基于特定结构标定件的系 统参数线性标 定方法,分析了该标定方法的原理及步骤,并通过上述原理建立线性方程组实现了系统外参 数的求解。组 建了实验系统,制作了标定件和被测量件,利用标定后的激光雷达测量系统对被测量件进行 扫描。实验结 果表明,旋转二维激光雷达测量系统测量值和三坐标测量机对应测量值之间的最大差值为6.84mm,在二维 激光雷达测量误差±30mm之内,完全满足实际测量精度要求。     

机载激光雷达均匀扫描的实现方法

机载激光雷达多采用单束激光,通过扫描的方式完成对目标的探测.通常,由于扫描机构的缺陷,激光脚印在地面上的分布是不均匀的,而均匀扫描方式可提高激光雷达图像反演的质量,但在实现上存在一定的难度.首先从理论上分析了实现均匀扫描应满足的关系式,进而给出了一种工程实现的方法.电机输入曲线以理论推导的关系式为基础,在扫描视场边缘,通过曲线拟合,对理论曲线进行平滑,降低扫描输入曲线中的高次谐波分量.在测得振镜幅频特性曲线的基础上,利用迭代算法得出曲线拟合过程中的参数.与其他方法相比,该方法可以根据给定的扫描频率和视场角,自动计算出最佳电机输入曲线,从而在工程应用中,能够灵活地改变扫描参数.模拟实验结果表明,应用该方法扫描,激光点分布均匀,线性度良好.     

螺旋式扫描在激光雷达系统中的仿真优化分析

在空间交会激光理论分析和模拟实验研究.建立了光学天线扫描捕获的理论模型,在此基础上对影响系统捕获性能的各主要参量之间的关系进行了数值仿真分析.将分行式螺旋扫描引入到激光雷达APT系统中,建立了数学模型并进行了数值仿真.根据仿真结果提出并优化了螺旋扫描方式,取得了良好的效果.     

基于LabVIEW的测污激光雷达三维扫描控制系统的设计

激光雷达作为一种主动式遥感技术被广泛应用于大气及海洋环境监测中。三维扫描系统丰富了测污激光雷达探测污染气体浓度的空间范围。介绍了承担研制的测污激光雷达系统结构。给出了扫描控制系统的硬件构成。介绍了LabVIEW设计测控程序常用的两种编程结构。采用LabVIEW基于事件的生产者/消费者模式结合状态机的结构设计了测污激光雷达三维扫描控制系统。测试结果表明,测控系统稳定,可靠且易于系统集成。     

机动车颗粒物的激光雷达监测

为了用激光雷达遥测机动车排放颗粒物的浓度分布,从理论上分析了颗粒物后向散射系数和质量浓度之间的关系;利用激光雷达测量的后向散射系数以及黑碳仪测量的黑碳气溶胶质量浓度数据,采用最小二乘法对颗粒物后向散射系数与浓度以及后向散射系数与车流量之间进行了相关性分析。结果表明,激光雷达测量的后向散射系数能够很好地反演机动车颗粒物质量浓度,它们之间存在正比关系。激光雷达探测的气溶胶颗粒物浓度和车流量具有很好的一致性,可以用来研究机动车排放颗粒物的水平分布和扩散特性;这对于机动车的管理以及大气污染控制具有重要意义。     

基于误差椭球的激光测量系统的不确定度分析

为了对3维激光扫描技术的测量精度做出评估,以激光雷达测量系统为研究对象,基于误差椭球理论建立了测量系统的点位误差模型;依据点云平面误差椭球的分布特性,提出了点云拟合平面的不确定度模型,用于评估与拟合平面关联的尺寸测量精度;通过对箱体类物体高度的测量实验,获得了实际测量不确定度,并与模型仿真结果进行了对比。结果表明,该模型可较准确地估算出高度的测量不确定度,从而验证了其有效性及实际意义。     

激光扫描相位边缘检测方法的研究

在激光扫描检测技术中,被测件边缘信号的检测精度将直接影响到系统测量的精度.讨论了一种新的边缘检测方法,即对扫描激光束进行调制,并利用调制信号的相位突变提取边缘信号.采用该方法可使工件边缘的检测精度小于微米量级.     

激光扫描角度测量研究

介绍一种用激光扫描技术进行角度精密测量的系统,该系统利用直角棱镜在激光扫描时能将转角转换为线性位移的测量原理,用CCD器件测出扫描光的线位移,也就可测出角度变化的大小,从而实现转角精密测量,具有测量范围大、精度高,数字化的特点.     

优化的多基地雷达线性最小二乘定位方法

线性最小二乘方法在多基地雷达定位系统中经常被采用。本文针对该方法在使用过程中的两种估计失效情况,即估计式系数矩阵亏秩和坏条件数情况,分别提出了降维和迭代求解方法,仿真结果表明改进方法的有效性。     

激光电视高速扫描系统的设计与研究

对激光电视的关键技术——高速激光扫描系统进行了研究和设计，提出了一种高速激光扫描系统的结构及相关设计参数的计算方法。系统采用光机扫描方式。利用微特电机直接驱动等10面体旋转反射镜和单面反射镜实现激光电视的行场扫描，简化了扫描结构，提高了扫描精度及激光电视图像的显示效果。     

用平面F-P扫描干涉仪测量双谱线激光振荡模

本文提出了用平面F-P扫描干涉仪测量双谱线激光振荡模的方法,并对3.3922/Am和3.3912/xm双谱线He-Ne激光振荡模进行了实际测量。     

基于二维激光位移传感器同轴度测量方法研究

提出了非接触方式测量同轴度的方法,采用二维激光位移传感器测量空心圆柱体内表面同轴度。依据传感器的采样率对搭载被测物体的转台的速度提出了要求。同时给出了根据圆柱内表面直径选取二维激光位移传感器的方法及设计技巧。对影响测量精度的因素进行了详细分析。实验表明,该测量装置易于实现,测量精度高,方法可行。     

基于脉冲位置调制的激光雷达距离速度测量方法北大核心CSCD

汽车激光雷达根据脉冲飞行时间测量道路环境中障碍物的距离,但受限于脉冲的宽度,不能利用多普勒测量障碍物的相对速度,且不具备抗干扰的性能。针对这些问题,文中开展汽车激光雷达发射波形调制与信号处理关键技术研究,提出了一种能够实现激光雷达同时测量障碍物距离和速度的脉冲位置调制方法,并评价该方法在城市道路环境中的抗干扰性能。综合考虑距离、速度测量精度要求以及空间解像度的要求,限定完成一次测量的脉冲序列长度,并在限定的时间范围内制定随机分配脉冲位置的规则,对比不同分配机制的优劣。在距离测量方面,设计针对脉冲位置调制波形的数据累加方法,提高障碍物的检测灵敏度;在速度测量方面,提出非等间隔采样数据的频谱分析方法,计算多普勒信号的频率;最后,以城市道路为背景,设计干扰波形,分析外部干扰对距离和速度测量性能的影响。     

基于波数扫描干涉的表面轮廓测量

为了高精度测量被测物体表面3维轮廓,采用半导体激光器波数扫描干涉的方法,对激光波数扫描干涉进行了理论分析和实验验证。在迈克尔逊干涉系统的参考端引入一个光楔,通过2-D傅里叶变换提取光楔干涉图像的相位,在线检测激光器输出波数变化,最后对所有时间分辨干涉图像序列进行随机采样傅里叶变换,还原被测物体表面3维轮廓。结果表明,轮廓测量精度达到6.7nm。该方法特别适合于机械零件的质量检验。     

线阵扫描三维成像激光雷达系统

针对小型智能机动平台对三维成像激光雷达小型化、低功耗、高精度、快速成像的特定应用要求,基于集成激光器阵列和APD探测阵列设计并实现了12元线阵扫描三维成像激光雷达系统;基于高速数字处理芯片和高精度时间间隔测量芯片实现了并行高精度激光脉冲飞行时间测量和实时数据处理和传输。详细描述了系统原理、组成部分以及实验结果。实验验证该系统激光脉冲重复频率大于10 kHz,垂直方向激光单元角度间隔小于2.5 mrad,近距离距离分辨率优于2.4 cm,测量数据统计标准差小于1,各通道一致性良好。在高速水平扫描转动平台驱动下实现了室内三维场景重构以及高塔大视场远距离目标探测成像实验。