基于线状阵列扫描的激光雷达快速三维成像

介绍了一种线阵快扫描三维激光雷达成像仪,给出了线阵激光雷达的系统结构和工作原理.从阵列探测器中的某一单元出发,在分析激光光束发射与接收光路的基础上,利用光学原理和解析几何推导了线阵激光雷达成像严密的计算方程,并分析了影响激光雷达成像质量的内部和外部因素.外场测试实验表明,在30 m的距离,该仪器原理样机的距离分辨率可以达到5 cm,能够探测到直径在8 cm以上的目标,平面拟合后的残差的标准偏差在5 cm左右.     

TDI CCD在面阵成像三维激光雷达中的应用

为了提高双通道增益调制型面阵成像三维激光雷达系统的测距精度，从系统结构的紧凑性方面考虑，基于TDI CCD能够利用驱动电路对同一点多级曝光信息进行累积的工作原理，提出了使用TDI CCD代替传统的CCD作为光脉冲探测器。根据该三维激光雷达测距原理，导出了成像系统测距公式和距离精度公式。研究了TDI CCD的级数和速度失配绝对误差对测距精度以及调制传递函数（MTF）的影响。分析结果表明:该方法不仅能使测距精度提高到原来的〖KF(〗M〖KF)〗倍，同时能舍弃额外的运动补偿装置，进行精确的前向运动补偿。     

逆合成孔径成像激光雷达系统设计

微波波段逆合成孔径雷达的成像分辨率受到发射信号带宽的限制,在对远距离目标、微小目标成像或提取目标精细微动特征时已不能提供足够高的距离分辨率.为解决这一问题,提出一种新体制雷达--逆合成孔径成像激光雷达,将逆合成孔径技术应用于激光波段,利用激光信号的极大带宽和极短波长实现对运动目标的超高分辨实时成像.分析了逆合成孔径成像激光雷达的高分辨原理,并结合激光信号和运动目标的特点,给出了雷达系统的初步设计方案.仿真实验证明:与利用微波信号成像的逆合成孔径雷达相比,逆合成孔径成像激光雷达能够实现对运动目标更快速、更高分辨的成像.     

线阵扫描式激光成像探测系统建模与仿真

以激光成像引信为应用背景,在分析线阵扫描成像探测机理的基础上,建立了激光分束发射脉冲、线阵探测元接收回波信号及其检测算法、目标反射特性和大气传输效应模型,给出了固定成像视窗线阵扫描成像仿真方法.通过设置弹目交会以及各模型参数,以坦克目标为例进行了系统成像仿真.结果表明,仿真系统能够对线阵扫描成像方式进行有效模拟,生成目标的距离和强度激光仿真图像,并对影响成像效果的因素进行分析.     

三维激光成像探测系统建模与仿真

 激光成像探测系统仿真是评估现有激光成像系统的性能及开发新型激光成像探测技术的有效手段。研究激光脉冲回波信号特性并建立数学模型是应用回波信号检测技术处理回波,进行激光成像系统仿真的关键。为此以激光发射脉冲模型为基础对激光脉冲回波信号的建模过程和基于单位冲激响应的目标散射特性建模方法作了详尽的推导和描述,并建立检测算法模型,最后依据目标成像模板采用单元回波探测线阵化方式进行了推帚式三维激光成像仿真。结果表明,该仿真系统可实现不同探测条件下线阵推帚式激光成像的有效仿真。     

星载逆合成孔径激光成像雷达空间碎片观测

分析了星载ISAIL对空间碎片目标成像的原理,根据空间碎片目标自旋运动的特点,提出了一种结合压缩感知与复逆Radon变换的低重频成像算法。该算法结合压缩感知技术和复逆Radon变换，只需发射带宽很窄的激光信号,并对单个距离单元处理即可实现对目标的高分辨率二维成像，解决了系统脉冲重频率对成像的限制。仿真验证表明：此算法不仅可以解决对空间碎片目标成像过程中系统重频率不够的问题,而且通过大幅度减小信号带宽降低了激光信号调制技术对成像的影响，算法是可行性。     

频率扫描阵列的ISAR成像技术

逆合成孔径雷达（ISAR）需要发射宽带信号,在与频率扫描阵列联合应用时,由于频率扫描阵列各阵元间馈线产生的相位差不能匹配发射或者接收信号频率的变化,因此该阵列在进行ISAR成像时对信号瞬时带宽有较大的约束。针对上述问题,论文将频率分集成像技术应用在频率扫描阵列上,通过不同时刻发射不同频率单频信号合成宽带,并且频率变化适用于频率扫描阵列的波束指向调节。该方法既能形成波束指向目标,又可以克服频率扫描阵列发射宽带信号时的限制,完成ISAR二维成像。在建立该方法的基础上,还针对阵列参数与目标航迹参数等对成像的影响进行了分析。结果表明,所提的频率分集ISAR成像技术,可在频率扫描阵列上实现对运动目标的二维成像。     

调频连续波雷达自旋目标干涉三维成像方法

相比脉冲体制雷达,调频连续波雷达具有功耗低、成本低、重量轻等优点,发展前景广阔,同时雷达三维成像技术可为目标的分类识别提供重要的特征信息。但是自旋目标在调频连续波信号条件下会产生一维距离走动以及回波相位的改变,这对干涉三维成像产生了影响。针对自旋目标在线性调频连续波雷达中的干涉三维成像技术进行了研究,分析了自旋产生的回波调制效应与相位变化,结合分析所得的调制前后目标在距离 慢时间像上微动特征的变化关系与扩展Hough变换提取的微动参数,解决了干涉三维成像中由于回波调制效应导致的目标坐标畸变问题,提出了基于调频连续波雷达的自旋目标干涉三维成像的具体处理方法。仿真实验证明,所提方法有效提高了自旋目标的干涉三维成像质量。     

嫦娥三号激光三维成像系统全链路误差分析与仿真

针对嫦娥三号激光三维成像系统的单脉冲激光发射、多元探测器并行接收的二维振镜摆扫复杂结构的误差分析与控制问题,提出一种多元激光成像系统的全链路误差分析与仿真方法,建立了测距链路系统性误差因素、测距链路偶然性误差因素和振镜测角链路等成像全链路的误差模型.同时针对嫦娥工程激光精避障探测20 cm的测距精度要求,实现了其成像链路中系统误差参数项和随机误差参数项对成像质量影响的仿真与误差分解.结果表明,测距固定延时误差、振镜编码器误差、视准轴误差和水平轴误差等因素是影响激光三维成像精度的主要系统因素,并对不同误差因素提出了有效的控制方法.     

月面态势感知雷达三维成像方法

为实现月球探测器软着陆前在悬停状态下对局部月面起伏态势的有效感知,提出一种基于高度维宽带高分辨以及平面二维接收数字波束形成的雷达三维成像方法.该方法的突出特点是不需要雷达与目标间的相对运动便能实现三维成像.根据成像原理,对雷达发射波形、天线形式及尺寸进行了研究和设计;探讨了成像高度以及场景栅格扫描时的波位步进量问题;给出完整的成像处理流程并进行仿真验证.仿真结果表明,采用该方法可以获得强散射中心三维坐标,重构出场景区域的三维图像.     

用于非扫描3D激光成像的精密计时电路设计

针对目前带读出电路(ROIC)的APD阵列国内还缺乏产品的问题,设计采用一种高精度数字时间转换芯片(TDC-GP21)来测量激光脉冲在空中的飞行时间,从而得到目标的距离信息,实现高分辨率的距离图像. 利用FPGA控制时间数字转换芯片设计了非扫描3D激光成像的精密计时电路,进行了程序仿真与实验. 仿真结果表明设计的精密计时电路能够呈现出目标的距离图像.      

基于分布式压缩感知的自适应距离选通三维成像

基于距离选通成像时间切片间的相关性,提出分布式压缩感知三维成像方法,有效解决了三维成像庞大数据量与硬件存储性能的冲突.根据相关性构建基于联合稀疏模型的分布式压缩模型,辅助重构部分时间切片.设计一种自适应距离选通方法,根据设定阈值自适应调整选通时间,无需距离先验信息,增加了系统灵活性.结果表明:平均采样率为0.15时,该...     

基于PDChirp-Golay信号的编码激励算法

线性调频信号编码激励超声成像算法旁瓣过高,针对这个问题,提出一种基于幅度加权的预失真线性调频信号调制Golay码(PDChirp-Golay)编码新方法.该方法将线性调频发射信号采用预失真处理,可以补偿超声探头对发射信号的影响,使回波信号的带宽增大,提高轴向分辨力,并同时消除发射信号幅频特性的菲涅耳波纹,实现旁瓣抑制;...     

三维成像载荷地面快速融合处理方法研究

三维成像载荷是一种能够同时采集激光雷达数据以及CCD影像,并快速融合生成三维立体影像的新型载荷。在分析载荷工作原理的基础上,面向载荷的地面检校及成像试验,提出了一种针对该新型三维成像载荷的地面快速数据融合处理方法;并利用地面实测数据对方法进行了验证。结果表明,该方法能快速生成实验区的三维影像,同时也验证了该类型载荷对激光雷达数据与影像数据快速融合的能力。     

热成象系统的动态调制传递函数

研究了热成象系统相对目标作简谐运动方式下系统的动态调制传递函数，导出了热成象系统的动态调制传递函数ＭＤ（ｆ，ｖ），用解析方法描述了热成象系统的动态调制传递函数。     

利用扫描电子声显微镜研究残余应力分布

对材料中由塑性形变引起的表面及亚表面残余应力进行测定是材料科学及工程应用关注的重要问题之一。一种将扫描电子显微镜和声学技术相结合而研制成的扫描电子声显微镜技术（SEAM）可用于残余应力的定征,由此得到的电子声图象显示了在金属中由韦氏硬度压痕引起的残余应力的横向分布,并且利用扫描电子显微镜独特的分怪成象能力,揭示了残余应力的深度分布状况。此外,还讨论了扫描电子声技术定征残余应力的机理及实验条件对电子声信号的影响。     

微光成像系统三维噪声测量及其分析

为了分别从时域和空域对微光成像系统的噪声特性进行测量和分析,分别建立了微光成像系统三维噪声模型及其测量系统,并对微光ICCD成像系统和CCD成像系统的三维噪声进行了测量与分析.测量结果表明:随着ICCD像增强器光阴极面照度的提高,空间噪声、时间噪声、信号总平均值和信噪比均升高,符合微光ICCD成像系统的实际性能.通过三维噪声分析,实现了区分微光ICCD(或CCD)成像系统中由成像面缺陷和死像素点形成的两种固定图案噪声,且对光锥耦合技术进行定性的评价.