光電子信息系統(tǒng)ppt課件-文庫吧資料
2025-01-20 09:12本頁面
【正文】 非掃描成像激光雷達 美國 Sandia國家實驗室低成本半導體激光主動成像雷達導引頭，采用 20w的 GaAlAs半導體激光器并進行強度調(diào)制，通過負透鏡擴束對整個目標泛光照射，反射激光信號相對發(fā)射激光信號存在相位延遲，相位延遲與距離成比例。即可消除距離模糊 ,又避免對光頻進行線性頻率調(diào)制。此系統(tǒng)已于 1993 年進行了裝機試飛。 50176。 尚未有型號產(chǎn)品。 近程應(yīng)用，通視距離使用，步兵反坦克導彈。 60年代首先在越南戰(zhàn)場使用，靈巧炸彈。這種技術(shù)的優(yōu)點是不需要掃描器，缺點是要求激光器發(fā)射功率要足夠大。通過控制發(fā)射激光，使發(fā)射光能同時覆蓋整個目標，然后用一個二維陣列探測器接收回波信號。 ? 采用面陣探測器。掃描器按照一定的掃描圖樣將光束指向目標上的不同位置，得到目標的角度－角度－強度圖像和角度－角度－距離圖像(Angle－ Angle－ Range， AAR)，又稱三維圖像。44c o s44?????34 擴展目標條件下的激光雷達作用距離方程 s y sTrTRrDPPrRRA???????2222222)4(41???35 線目標條件下的激光雷達作用距離方程 32344TR sy sarR dP rdDPTRK??????36 激光雷達成像原理 ? 采用單元探測器。 衍射極限條件下： Ka－激光輸出孔徑透射率 ? 目標散射截面： DKGaT?????????244rA39。σ 是目標表面反射率； D是接收孔徑（ m） ； R是激光雷達到目標的距離 （ m） ； T是單程大氣傳輸系數(shù)； η Sys是激光雷達的光學系統(tǒng)的傳輸系數(shù) 。 bbdbbr ffffff ????線性調(diào)頻測距測速－對運動目標 30 激光雷達作用距離方程 標準形式 式中 ， PR是接收激光功率 （ W） ； PT是激光發(fā)射功率 （ W） 。 bbdbbr ffffff ????)(21),(21 39。 bbdbbr ffffff ????sdmrfcfvffcfd ??? ,8)(21),(21 39。 bbdbbr ffffff ????)(21),(21 39。 )(21),(21 39。 頻差： fb=8dfm?f/c, 導出 : d=cfb/8fm?f， 當 fb=?f， d=dmax， 如果 ?f為全調(diào)頻帶寬， 則 fb=4dfm?f/c, d=cfb/4fm?f。 2)(2)( 2211 ?? nNnND ????122211 )( ?? ?? ??? nnN26 線性調(diào)頻測距、測速原理 ? （ FMCW：調(diào)頻 連續(xù)波）對固定目標 f0光頻中心頻率， df調(diào)頻帶寬的半寬度， fm掃頻頻率， 1/fm掃頻周期， c/4fm1/4掃頻周期對應(yīng)的往返距離。 在測相精度一定的條件下 ， 為提高測距精度 ， 必須縮短波長 。 單波長應(yīng)用： N=0， 如果相位計測相精度 ?, (2?/3600=), 兩倍精度值 ， 則有 ?D=?, for ?=2m, ?D=1mm。 23 相位測距原理 利用光波的調(diào)幅波測距 ， 比脈沖測距精度高 ， 但要求合 作目標 ， 適于民用測量 ， 其構(gòu)成為 24 相位測距原理 以調(diào)幅波作為 “ 光尺 ” ， 光尺長度： ?=c/f， f為調(diào)制頻率 ， 不是光波頻率 ， ?為光尺長度 ， 不是光波長 ， 距離 其中 N為整數(shù) ， n為分數(shù) 。 lmmfcmcctD ???? 22121 ?20 脈沖測距基本框圖 21 脈沖測距各級波形 22 脈沖激光測距的發(fā)展 紅寶石激光 ：歷史最早 ， 可見光 ， 單脈沖能量大 ， 重復頻率低 ，效率低； Nd： YAG激光 ：最成熟常用 ， 可以高重復頻率使用 ， 近百 Hz； 人眼安全激光 ： ?m以上 ， 發(fā)展方向 ， 實現(xiàn)方案有鉺玻璃 、拉曼頻移 、 OPO； CO2激光 ：大氣層傳輸性能好； 半導體激光 ： 905nm， 簡單 、 價廉物美 ， 適用于短距離使用 。 222 /fλf/cf/ c , vfvf dsSdSSSd ???19 脈沖測距原理 激光器對被測目標發(fā)射一個光脈沖，然后接收目標反射回來的光脈沖，通過測量光脈沖往返所經(jīng)過的時間來算出目標的距離。 )21()1()1( 239。39。cvfcvcvff SSSSSS ?????17 多普勒測速原理 如果 ?為相對速度方向與光傳播方向間的夾角，則， fd為多普勒頻移。 16 多普勒測速原理 多普勒現(xiàn)象：由于觀測者和運動目標的相對運動，使觀測者接收到的光波頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 13 激光雷達的缺點 （ 1） 大氣傳輸性能差 ， 易受氣象條件影響 ， 一般只能短程應(yīng)用 （ 1050km） ； （ 2） 波束窄 ， 不容易實現(xiàn)大視場掃描搜索 。 （ 4）抗干擾能力強，不受外界電磁場干擾；波束窄，干擾光波不容易進入本信道；寬調(diào)諧
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