利用匹配滤波的调频连续波激光测距技术研究

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作者 张鹏 封治华 +5 位作者 张鹏飞 赵渊明 阮友田 韩文杰 张辉 康朝阳 《激光技术》 北大核心 2025年第1期53-61,共9页

基于差频解算的调频连续波激光测距技术存在测量距离短、易受噪声干扰、受非线性调频影响大的问题。为了在相同机制条件下解决此问题,提出了基于匹配滤波的调频连续波激光测距方法,改进相干探测光路,加入信号反转单元和信号共轭单元,将... 基于差频解算的调频连续波激光测距技术存在测量距离短、易受噪声干扰、受非线性调频影响大的问题。为了在相同机制条件下解决此问题,提出了基于匹配滤波的调频连续波激光测距方法,改进相干探测光路,加入信号反转单元和信号共轭单元,将混频器换成卷积器,同时满足系统响应与发射波形匹配,并进行了相关仿真实验。结果表明,相比差频解算方法,匹配滤波方法可实现两倍于差频解算方法的测距范围,信噪比提高了9.5 dB,在非线性调频误差为19.8 MHz、198 MHz和396 MHz条件下均能得到较高分辨率的距离谱,表现出较好的抵抗非线性调频的能力。此研究可为该领域的科研工作者提供技术指导和新的思路。 展开更多

关键词 激光技术 调频连续波 匹配滤波 激光测距 信噪比 非线性

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调频连续波激光引信回波特性仿真分析 被引量：15

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作者 陈慧敏 刘洋 +1 位作者 朱雄伟 王凤杰 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2247-2253,共7页

调频连续波(FMCW)激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力,但仍会受到云雾的影响,主要表现为后向散射回波引起虚警,同时云雾粒子的散射和吸收作用导致激光能量衰减。为研究FMCW激光引信的回波特性,基于激光探测原理和Mie散射理... 调频连续波(FMCW)激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力,但仍会受到云雾的影响,主要表现为后向散射回波引起虚警,同时云雾粒子的散射和吸收作用导致激光能量衰减。为研究FMCW激光引信的回波特性,基于激光探测原理和Mie散射理论,建立激光引信探测的蒙特卡洛仿真模型;在激光引信和目标均处于云雾中的情况下,对激光引信的回波进行仿真,得到了不同能见度下的FMCW激光引信回波信号,分析了云雾能见度对FMCW激光引信回波信号的影响。该仿真方法可应用于FMCW激光引信抗云雾干扰方面的参数优化设计。 展开更多

关键词 兵器科学与技术 调频连续波激光引信 云雾 MIE散射 蒙特卡洛

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调频连续波激光引信云雾回波特性仿真 被引量：6

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作者 陈慧敏 王凤杰 +1 位作者 冯星泰 朱雄伟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期135-139,共5页

调频连续波(FMCW)激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力,但仍会受到云雾的干扰。为研究FMCW激光引信系统参数对云雾回波特性的影响,利用FMCW激光引信探测模型,对激光引信在不同收发间距、激光波长以及相对云雾位置条件下的... 调频连续波(FMCW)激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力,但仍会受到云雾的干扰。为研究FMCW激光引信系统参数对云雾回波特性的影响,利用FMCW激光引信探测模型,对激光引信在不同收发间距、激光波长以及相对云雾位置条件下的云雾回波特性进行仿真。仿真结果表明:FMCW激光引信的收发间距和激光波长会对云雾回波特性产生明显影响,收发间距越大,在可见光波段和近红外波段的激光波长越短,云雾后向散射越弱。所得的仿真结果可为FMCW激光引信抗云雾干扰方面的优化设计提供参考。 展开更多

关键词 调频连续波激光引信 云雾回波 收发间距 激光波长

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调频连续波激光引信探测系统设计 被引量：7

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作者 陈慧敏 刘伟博 +2 位作者 顾健 王凤杰 马超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期59-65,共7页

调频连续波(FMCW)激光探测技术将调频测距原理与激光的优点相结合,具有探测精度高、抗干扰能力强等优点。为验证FMCW激光探测原理和性能,设计了FMCW激光引信探测系统,包括激光发射子系统、激光接收子系统和信号处理子系统,具有FMCW激光... 调频连续波(FMCW)激光探测技术将调频测距原理与激光的优点相结合,具有探测精度高、抗干扰能力强等优点。为验证FMCW激光探测原理和性能,设计了FMCW激光引信探测系统,包括激光发射子系统、激光接收子系统和信号处理子系统,具有FMCW激光发射、接收、信号处理和探测距离信息输出等功能。对FMCW激光引信探测系统的测距性能进行试验测试,结果表明:FMCW激光引信探测系统的最大探测距离12 m,测距误差在±0.3 m以内。所设计的FMCW激光引信探测系统具有较高的探测精度,可应用于FMCW激光引信。 展开更多

关键词 调频连续波 激光引信 探测系统

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基于调频连续波原理的三维成像激光雷达系统 被引量：5

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作者 宦克为 郑峰 +2 位作者 石晓光 庞博 赵青义 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2008年第4期61-64,共4页

在新一代军事战争中,3DLADAR发挥着越来越重要的作用。本文详细论述了采用FM/CW(Chirped AM)方式的3DLADAR相比于其他体系结构的优点,推导了调频连续波测距的基本原理。在此基础上,着重分析了基于FM/CW的3DLADAR系统的整体结构,最后指出... 在新一代军事战争中,3DLADAR发挥着越来越重要的作用。本文详细论述了采用FM/CW(Chirped AM)方式的3DLADAR相比于其他体系结构的优点,推导了调频连续波测距的基本原理。在此基础上,着重分析了基于FM/CW的3DLADAR系统的整体结构,最后指出该3DLADAR系统是未来军事领域中发展的重要方向。 展开更多

关键词 飞行时间 激光雷达 调频连续波 激光测距

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线性调频连续波激光雷达信号处理研究 被引量：3

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作者 张海洋 赵长明 +1 位作者 杨苏辉 符铭铄 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S2期17-20,共4页

线性调频连续波(LFMCW)激光雷达具有无距离盲区、高距离分辨率、结构简单等优点,特别适合用于高精度和近距离目标探测的场合,在激光制导以及激光引信领域都具有广泛的应用前景。以美国NP Photonics公司生产的连续可调谐光纤激光器作为光... 线性调频连续波(LFMCW)激光雷达具有无距离盲区、高距离分辨率、结构简单等优点,特别适合用于高精度和近距离目标探测的场合,在激光制导以及激光引信领域都具有广泛的应用前景。以美国NP Photonics公司生产的连续可调谐光纤激光器作为光源,并通过实验测量了其必要的调制参数;大量使用了光纤器件,简化光路的结构,提高外差探测效率。在此基础上,设计搭建了全光纤的LFMCW激光测距测速演示实验系统,并使用图形化编程语言LabVIEW进行信号处理和分析。实验系统具有同时测量运动目标速度和距离的能力,测速灵敏度高,速度分辨率高于0.01 m/s.验证了实验系统的可行性,为LFMCW激光雷达系统的进一步设计打下了基础。 展开更多

关键词 信息处理技术 激光雷达 线性调频连续波 相干探测 信号处理 LABVIEW

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高精度双干涉光路调频连续波激光绝对测距系统 被引量：8

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作者 时光 王文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期33-37,共5页

调频连续波激光测距具有无盲区、非接触测量和绝对测距等优点,但是由于可调谐激光器光频率调制非线性对其测量精度的影响,限制了调频连续波激光测距在精密测量领域中的应用。针对调频连续波激光测距中测距精度受到激光器光频率调制非线... 调频连续波激光测距具有无盲区、非接触测量和绝对测距等优点,但是由于可调谐激光器光频率调制非线性对其测量精度的影响,限制了调频连续波激光测距在精密测量领域中的应用。针对调频连续波激光测距中测距精度受到激光器光频率调制非线性的影响,提出了双干涉光路调频连续波激光测距方法,利用两个干涉系统得到的干涉条纹数量的比值计算得到被测目标的距离,消除了激光器光频率调制非线性对测距精度的影响,实现了65μm的测量分辨率和15μm的重复测量精度。该方法无需对激光的波长进行测量,也无需对激光器进行锁频,系统组成简单,在工业大尺寸测量、空间技术、测绘等领域有着广阔的应用前景。 展开更多

关键词 调频连续波激光测距 干涉测量 绝对测距 工业大尺寸测量

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单激光器复用法提高调频连续波激光测距分辨率 被引量：6

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作者 时光 王文 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期363-367,共5页

可调谐激光器的调制线性度和调制范围是限制调频连续波激光测距测量分辨率的主要因素.利用单个调制范围较小的可调谐激光器对单个目标进行调频连续波激光测距时,对目标进行多次测量,再将经过等光频间隔采样的信号进行信号融合可以达到... 可调谐激光器的调制线性度和调制范围是限制调频连续波激光测距测量分辨率的主要因素.利用单个调制范围较小的可调谐激光器对单个目标进行调频连续波激光测距时,对目标进行多次测量,再将经过等光频间隔采样的信号进行信号融合可以达到提高测量分辨率的目的.该方法可以有效降低调频连续波激光测距对激光器调制范围的要求,且容易实现、系统组成简单,有利于将调频连续波激光测距引入工业大尺寸测量、空间技术、测绘等领域. 展开更多

关键词 调频连续波激光测距 干涉测量 绝对测距 信号融合

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基于质心寻峰的调频连续波激光干涉位移传感器 被引量：1

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作者 张登攀 闫猛超 +4 位作者 施安存 李高超 赵贤 王永杰 李芳 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期32-40,共9页

调频连续波激光干涉技术在精密测量领域中应用广泛,针对其高精度位移解调问题,本文将质心法应用于其拍频信号的解调中,提出了一种基于质心寻峰法的相位解调算法并进行实验与分析。提出的算法在对截取的拍频信号进行平滑滤波与分峰截幅... 调频连续波激光干涉技术在精密测量领域中应用广泛,针对其高精度位移解调问题,本文将质心法应用于其拍频信号的解调中,提出了一种基于质心寻峰法的相位解调算法并进行实验与分析。提出的算法在对截取的拍频信号进行平滑滤波与分峰截幅等处理基础上,通过质心坐标公式得到拍频信号的质心,质心横坐标即为峰值位置,最后通过相位鉴别算法解调出位移。在仿真中设置信噪比(SNR)为15 dB,算法的相位误差为0.016 rad,位移误差为2.04 nm。搭建调频连续波激光干涉位移测量系统进行实验验证,实验结果表明:当固定距离为44 mm时,位移随机误差标准差为2.18 nm。与常规的过零点检测法进行对比分析,结果表明该算法的测量误差降低了49%,分辨率获得了提高,具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 干涉测量 调频连续波 相位解调 质心寻峰 分布式反馈激光器

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恶劣天气对调频连续波激光雷达性能影响仿真分析 被引量：2

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作者 杨峰 阳琴 +4 位作者 陈孝林 马睿 曾诚 徐诗月 高剑波 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期663-669,共7页

近年来,调频连续波激光雷达成为自动驾驶领域中一种富有吸引力的传感器选择。本文首先介绍了基于IQ调制器的线性调频连续波激光雷达的测距原理,针对设计指标进行了参数计算,然后利用搭建的模型研究了不同外部恶劣天气条件对系统性能的... 近年来,调频连续波激光雷达成为自动驾驶领域中一种富有吸引力的传感器选择。本文首先介绍了基于IQ调制器的线性调频连续波激光雷达的测距原理,针对设计指标进行了参数计算,然后利用搭建的模型研究了不同外部恶劣天气条件对系统性能的影响。结果表明该模型可以接受一定范围内外部恶劣天气的变化,为后续面向车载调频连续波激光雷达系统设计和硬件选择提供了参考依据。 展开更多

关键词 激光雷达 调频连续波 IQ调制器 参数设计

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调频连续波激光与无线电复合探测技术 被引量：8

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作者 付春 潘曦 宋承天 《太赫兹科学与电子信息学报》 2016年第1期40-45,共6页

调频连续波(FMCW)激光引信具有定距精确度高,抗电磁干扰能力强等优点,但激光探测器易受云层、烟雾和雨雪的干扰,影响引信对目标识别。为此提出了一种FMCW激光与无线电复合探测技术,可有效地解决激光探测技术抗云层、烟雾、雨雪干扰的问... 调频连续波(FMCW)激光引信具有定距精确度高,抗电磁干扰能力强等优点,但激光探测器易受云层、烟雾和雨雪的干扰,影响引信对目标识别。为此提出了一种FMCW激光与无线电复合探测技术,可有效地解决激光探测技术抗云层、烟雾、雨雪干扰的问题。在分析FMCW激光探测技术与FMCW无线电探测技术的工作原理基础上,给出了激光无线电复合探测方案,并验证了系统的可行性。 展开更多

关键词 激光引信 无线电引信 复合引信 调频连续波

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纵向循环流动调频连续波一氧化碳激光器 被引量：3

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作者 衷庆华 张健 +2 位作者 王建纬 吴念乐 徐亦庄 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 1991年第1期42-46,共5页

本文叙述了纵向循环对流式调频连续波一氧化碳激光器的研制工作,报导了激光器在慢速和快速流动两种工作方式下的运行实验。在气体配比为O_2∶CO∶N_2∶He=10∶80∶150∶800(ml/min),总气压P=14.2Torr,放电电流I=14mA的慢速流动条件下,... 本文叙述了纵向循环对流式调频连续波一氧化碳激光器的研制工作,报导了激光器在慢速和快速流动两种工作方式下的运行实验。在气体配比为O_2∶CO∶N_2∶He=10∶80∶150∶800(ml/min),总气压P=14.2Torr,放电电流I=14mA的慢速流动条件下,单线输出功率达到4.55W。在60∶100∶100∶800(ml/min)配比和6.0Torr气压下,快速流动使单线功率从慢速流动的1.92W提高到4.74W。增加外冷却,在I=24mA时,最佳输出功率达到了6.34W。 展开更多

关键词 一氧化碳 激光器 调频 连续波

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基于气体池信号拼接的高精度调频连续波激光测距 被引量：2

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作者 伊灵平 张福民 +1 位作者 曲兴华 李雅婷 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期331-338,共8页

在双光路调频连续波激光测距系统中,辅助光纤的长度标定精度直接影响了系统的测距精度。提出一种基于氰化氢气体池信号拼接的辅助光纤标定方法,通过提高辅助光纤标定精度进而提高系统测距精度。深入研究了基于氰化氢气体池标定方法的原... 在双光路调频连续波激光测距系统中,辅助光纤的长度标定精度直接影响了系统的测距精度。提出一种基于氰化氢气体池信号拼接的辅助光纤标定方法,通过提高辅助光纤标定精度进而提高系统测距精度。深入研究了基于氰化氢气体池标定方法的原理,为减小数据采集系统负担,利用信号拼接的方法进行改进。实验表明,与传统激光干涉仪的光纤标定方法相比,基于气体池拼接的标定方法具有更高的稳定性,同时,在3.8 m测量范围内,采用该标定方法的测距系统与干涉仪标准距离值误差不超过14μm,测量标准差低于17μm。 展开更多

关键词 调频连续波激光测距 光纤标定 氰化氢气体吸收池 重采样

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基于车载调频连续波测距的激光调制系统设计 被引量：2

14

作者 韦美丽 杨墨 +2 位作者 肖经 蔡凯达 朱新锋 《中国电子科学研究院学报》 北大核心 2020年第11期1037-1041,共5页

针对传统车载激光器调制系统存在电路复杂、调制带宽窄、体积大等问题,本文基于调频连续波激光测距原理与激光电流调制机制,通过电路模拟仿真和实验验证等手段,设计并实现了一个基于车载调频连续波测距激光调制系统。研究结果表明激光... 针对传统车载激光器调制系统存在电路复杂、调制带宽窄、体积大等问题,本文基于调频连续波激光测距原理与激光电流调制机制,通过电路模拟仿真和实验验证等手段,设计并实现了一个基于车载调频连续波测距激光调制系统。研究结果表明激光驱动模块可以实现精确驱动控制,其电流误差为0.65%,并且调频信号发生器能实现10 MHz^200 MHz扫频信号,最大输出频率误差为1%;联合调制结果表明该系统能够稳定输出调制带宽为190 MHz和扫频周期为50.4μs的调制信号。 展开更多

关键词 调频连续波测距 激光调制 激光驱动 调频信号发生

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基于MEMS微镜的调频连续波激光雷达设计 被引量：1

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作者 庞亚军 姚美菱 +1 位作者 孙有春 白振旭 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第4期46-51,共6页

将调频连续波(FMCW)激光测距技术与MEMS微镜扫描成像技术相结合,设计了一种新型激光雷达系统。引入平衡相干探测技术和基于辅助干涉光路的调频信号非线性校正技术,搭建了双光路测距仿真系统。在400 m以内最大测距误差不超过1.26 m,相对... 将调频连续波(FMCW)激光测距技术与MEMS微镜扫描成像技术相结合,设计了一种新型激光雷达系统。引入平衡相干探测技术和基于辅助干涉光路的调频信号非线性校正技术,搭建了双光路测距仿真系统。在400 m以内最大测距误差不超过1.26 m,相对测量精度小于0.32%,100 m测距误差仅为0.270 8 m。为了满足FMCW激光雷达的大角度探测需求,利用望远结构设计了一种基于MEMS微镜的大角度光学扫描系统。此系统可以在激光调制波长为1 520 nm至1 570 nm的范围内将发射光学系统的扫描角从±10°扩展到±28.5°,光束发散角小于0.5 mrad,在100 m的目标距离处,光斑半径仅为7 cm。 展开更多

关键词 激光雷达 调频连续波 MEMS 光学设计 大视场

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基于激光调频连续波正反向调谐色散对消方法 被引量：3

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作者 许新科 龙康 +6 位作者 徐靖翔 赵军 王道档 刘璐 刘维 郭天太 孔明 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期243-247,共5页

为了减小宽带激光调频连续波测量中的色散失配效应,提出了一种外腔可调谐激光器正、反向调谐消除色散失配的方法。当外腔可调谐激光器与光纤光路结合时,系统将产生色散失配效应,表现为目标信号的谱峰展宽和峰值偏移,测距值随调谐带宽增... 为了减小宽带激光调频连续波测量中的色散失配效应,提出了一种外腔可调谐激光器正、反向调谐消除色散失配的方法。当外腔可调谐激光器与光纤光路结合时,系统将产生色散失配效应,表现为目标信号的谱峰展宽和峰值偏移,测距值随调谐带宽增加而变化,导致测量不稳定。为了解决这一问题,研究了外腔可调谐激光器正、反向调谐时的系统色散失配特性,结果表明,在正反向扫频时色散趋势具有对称分布的特点,建立了正反向扫频系统色散失配模型,在此基础上提出通过外腔激光器正、反向调谐实现色散对消。该方法不需要预先标定系统的色散系数,也不需要循环迭代补偿,单次测量即可完成系统色散补偿,从而为提高色散补偿效率提供了一种思路。 展开更多

关键词 光学 激光调频连续波(frequency modulated continuous wave FMCW) 激光测距 色散补偿 外腔可调谐激光器

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有限带宽调频连续波激光引信精准测距方法

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作者 杨世泽 徐源 +1 位作者 黄忠华 修忠明 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第S02期123-129,共7页

本文提出了一种新的测距方法以提高带宽受限的调频连续波激光引信的定距精度,RBF神经网络被用于获取差频信号并计算目标距离。与仅使用频谱峰值确定距离的传统方法相比,该方法的测量误差大大减小,约为以前的3.47%。即使在信噪比降至-20... 本文提出了一种新的测距方法以提高带宽受限的调频连续波激光引信的定距精度,RBF神经网络被用于获取差频信号并计算目标距离。与仅使用频谱峰值确定距离的传统方法相比,该方法的测量误差大大减小,约为以前的3.47%。即使在信噪比降至-20 dB时,该算法仍具有较强的鲁棒性。该方法可为对尺寸要求严格的引信定距提供替代解决方案。 展开更多

关键词 调频连续波 激光引信 测距精度 RBF神经网络 有限带宽

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调频连续波激光雷达测距系统仿真 被引量：1

18

作者 李东玲 《集成电路应用》 2023年第1期18-19,共2页

阐述调频连续波激光雷达测距原理,通过实验对比距离分辨率、栅栏效应和随机误差对调频连续波激光雷达测距误差大小的影响,探讨调频连续波激光雷达的测距系统在不同距离下的测距精度。

关键词 调频连续波激光雷达 距离分辨率 栅栏效应 测距精度

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调频连续波激光雷达距离-多普勒解耦新方法

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作者 王俏 杜小平 赵继广 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期697-701,共5页

调频连续波激光雷达探测运动目标时,通常采用二维傅里叶变换解耦合方法.当探测高速运动目标时,由于目标移动导致不同调频周期的中频信号频谱峰值不在同一距离单元,用二维傅里叶变换法进行解耦将产生速度模糊.新的解耦方法通过对多个周... 调频连续波激光雷达探测运动目标时,通常采用二维傅里叶变换解耦合方法.当探测高速运动目标时,由于目标移动导致不同调频周期的中频信号频谱峰值不在同一距离单元,用二维傅里叶变换法进行解耦将产生速度模糊.新的解耦方法通过对多个周期的中频信号频谱峰值位置进行直线拟合,获得目标径向速度估计值.利用速度估计值构建多普勒补偿信号,并与原中频信号相乘.补偿后的中频信号频谱峰值在同一距离单元内.将补偿后的中频信号用二维傅里叶变换法获得的径向速度与之前的速度估计值相加,得到最终的目标径向速度.仿真结果说明新方法在获得较高测距、测速精度的同时,可以有效提高调频连续波激光雷达的无模糊速度. 展开更多

关键词 调频连续波 激光雷达 距离-多普勒解耦合

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气溶胶环境影响下连续波激光引信回波特性 被引量：6

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作者 宋承天 张垚彦 +1 位作者 刘强 刘博虎 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期499-510,共12页

激光引信具有定距精度高、抗电磁干扰的优点,但其易受烟尘等气溶胶粒子的干扰。基于蒙特卡洛仿真方法研究连续波激光引信在气溶胶干扰环境下回波信号特性。构建气溶胶粒子各种散射作用下连续波激光回波信号模型,包含粒子后向散射信号、... 激光引信具有定距精度高、抗电磁干扰的优点,但其易受烟尘等气溶胶粒子的干扰。基于蒙特卡洛仿真方法研究连续波激光引信在气溶胶干扰环境下回波信号特性。构建气溶胶粒子各种散射作用下连续波激光回波信号模型,包含粒子后向散射信号、经粒子散射的目标信号与目标回波信号3种类型,模型中的气溶胶消光系数和散射系数根据光子的空间位置坐标、气溶胶浓度分布和粒径分布而动态变化。分析不同浓度条件下信号时频域特性、信噪比等特性与激光波长、气溶胶粒子粒径等因素间的关系。仿真及实物实验结果表明:在气溶胶低浓度条件下,回波信号谱峰集中于与目标距离相关的频率处,并未出现干扰谱峰;当浓度超过中度条件时,既存在目标谱峰也存在干扰谱峰;达到重度干扰时,干扰谱峰则可能会强于目标谱峰;随着气溶胶浓度增加,信号信噪比降低;对于400~1100 nm波长范围的激光,粒子粒径分布在20~100μm时信噪比相对较高。 展开更多

关键词 激光引信 调频连续波激光 气溶胶 散射

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