机载红外激光雷达监测天然气管道泄漏技术 被引量：5

1

作者 李正文 亓洪兴 +3 位作者 肖功海 方抗美 杨一德 舒嵘 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期2398-2402,共5页

为了解决日益凸显的天然气管道泄漏问题,提出了机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达技术,介绍了该系统的基本工作原理,提出了衡量系统探测性能的噪声等效浓度的定义。在分析了机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达系统技术方案的基础上,... 为了解决日益凸显的天然气管道泄漏问题,提出了机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达技术,介绍了该系统的基本工作原理,提出了衡量系统探测性能的噪声等效浓度的定义。在分析了机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达系统技术方案的基础上,根据噪声等效浓度的定义,引入了相关检测技术以提高系统的探测灵敏度,讨论了相关检测技术原理以及相关检测技术在该系统中的具体应用,通过机载探测试验验证了相关检测技术在提高系统探测灵敏度方面具有决定性作用,使机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达系统更具有工程实用性。 展开更多

关键词 机载 天然气泄漏 相关检测 噪声等效浓度

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用于大动态范围厘米精度激光测距的孔径光阑自动调整技术 被引量：3

2

作者 张冰娜 黄庚华 +1 位作者 舒嵘 王建宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期1788-1792,共5页

在深空或空间小目标的探测中,需要利用脉冲式激光雷达测量与目标之间的距离。当距离目标由几十千米到几十米范围变化时,探测器接收到的光通量动态范围达60 dB以上。要确保在整个量程范围内信号不饱和,需要采用复合型的自动增益控制技术... 在深空或空间小目标的探测中,需要利用脉冲式激光雷达测量与目标之间的距离。当距离目标由几十千米到几十米范围变化时,探测器接收到的光通量动态范围达60 dB以上。要确保在整个量程范围内信号不饱和,需要采用复合型的自动增益控制技术。除了采用电子学的自动增益方法外,提出了一种自动调整接收光学通光口径的方式,通过对直流电机驱动的电动镜头光圈调整环的逐级调整,实现各级之间2倍光通量的变化。设计并实现了光圈、焦距、聚焦均由直流电机控制的电动镜头的驱动及控制电路,并搭建光路对孔径光阑进行标定,结果表明可以分为8级,且具有很好的重复性,使得全量程范围内准确度达厘米精度测距功能的实现成为可能。 展开更多

关键词 深空探测 激光主动探测 高精度测距 孔径光阑 电动镜头

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光子计数激光雷达时间-数字转换系统 被引量：12

3

作者 侯利冰 郭颖 +1 位作者 黄庚华 舒嵘 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期243-247,共5页

时间测量系统在激光雷达中主要用于激光脉冲飞行时间的测量,其性能直接影响着激光雷达的各项指标.基于FPGA设计了一种应用于光子计数激光雷达的时间-数字转换(Time-to-Digital Converter,TDC)系统,利用延迟线内插在FPGA内部实现了高精... 时间测量系统在激光雷达中主要用于激光脉冲飞行时间的测量,其性能直接影响着激光雷达的各项指标.基于FPGA设计了一种应用于光子计数激光雷达的时间-数字转换(Time-to-Digital Converter,TDC)系统,利用延迟线内插在FPGA内部实现了高精度的时间测量,通过实验分析,研究了TDC系统的性能及其应用于光子计数激光雷达后的效果.实验结果表明,TDC系统的时间分辨率达到29 ps,测时精度37 ps,能够实现9通道的高精度事件计时功能,用于光子计数激光雷达后,整个激光雷达系统的测时精度为421 ps,达到6.3 cm的距离测量精度,能够实现高精度高分辨率的激光三维成像. 展开更多

关键词 时间-数字转换系统 延迟线内插 光子计数 激光雷达

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资源有限FPGA的多通道时间-数字转换系统 被引量：8

4

作者 吴军 王海伟 +4 位作者 郭颖 洪光烈 何志平 徐卫明 舒嵘 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期1208-1217,共10页

基于Xilinx XC2V3000芯片设计了一种应用于星载多通道快速激光三维成像雷达中的抗辐照增强型时间-数字转换(Time-to-Digital Converter,TDC)系统。单板2片FPGA内实现了16通道高精度时间间隔测量。采用了多延时链冗余结构,每个测时通道由... 基于Xilinx XC2V3000芯片设计了一种应用于星载多通道快速激光三维成像雷达中的抗辐照增强型时间-数字转换(Time-to-Digital Converter,TDC)系统。单板2片FPGA内实现了16通道高精度时间间隔测量。采用了多延时链冗余结构,每个测时通道由3个物理测时链路组成,最后通过三模冗余增强抗单粒子翻转能力。并应用了通道均匀性校准修正技术,解决了多通道测时均匀性问题。实验结果表明,系统测时精度达到62.9 ps,通道一致性较好,满足激光雷达三维成像要求,同时该技术方案具有低功耗、轻量化等特点。 展开更多

关键词 激光三维成像雷达 时间-数字转换系统 空间应用 资源有限 三模冗余

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短波红外高光谱成像仪背景辐射特征研究 被引量：8

5

作者 王跃明 祝倩 +1 位作者 王建宇 庄晓琼 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期279-283,共5页

文章指出背景辐射对短波红外高光谱成像仪辐射精度、信噪比是有影响的.给出了色散型短波红外光谱仪的背景辐射定量计算模型,分析了温度及温度变化与辐射精度的关系,并通过实验数据进行了验证.在背景辐射特征分析的基础上,分析总结了小... 文章指出背景辐射对短波红外高光谱成像仪辐射精度、信噪比是有影响的.给出了色散型短波红外光谱仪的背景辐射定量计算模型,分析了温度及温度变化与辐射精度的关系,并通过实验数据进行了验证.在背景辐射特征分析的基础上,分析总结了小相对孔径冷屏、高精度温控、冷光学、经常性标定等几种减小背景辐射影响的措施.本文的研究工作对于提高高光谱成像仪研制的定量化水平具有参考价值. 展开更多

关键词 短波红外 高光谱 背景辐射 辐射精度

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多波束激光雷达的高精度收发配准方法的实验验证 被引量：5

6

作者 李铭 候佳 +1 位作者 周成林 舒嵘 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期47-55,共9页

针对三维成像多波束激光雷达系统微弧度量级激光发散角和多元并行收发条件下极高配准精度要求,进行了收发配准技术的研究和验证。提出了多波束激光雷达系统收发配准的方法,实现了一套基于光纤光学的收发光学系统分离的高精度收发光学系... 针对三维成像多波束激光雷达系统微弧度量级激光发散角和多元并行收发条件下极高配准精度要求,进行了收发配准技术的研究和验证。提出了多波束激光雷达系统收发配准的方法,实现了一套基于光纤光学的收发光学系统分离的高精度收发光学系统;发射激光的单元发散角达到了近衍射极限的20μrad,接收视场达到60μrad,实现了1 064 nm近红外波段51元的线列并行收发,收发配准精度达到10μrad以下。实验验证结果显示,该收发配准的方法具有较好的可行性,配准的精度能达到理论分析要求。经过温度等环境因素的分析,系统在一定的温度范围内具有较好的稳定性,该温度范围较易控制,能够满足多波束激光雷达系统的工程应用要求。 展开更多

关键词 收发配准 激光雷达 多波束 光纤光学 光子计数

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脉冲式激光测距体制设备动态距离模拟器的研究设计 被引量：4

7

作者 李真珠 亓洪兴 +4 位作者 黄庚华 叶道焕 姚波 闫志欣 舒嵘 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第14期3470-3474,共5页

地面检测星载激光测距体制设备的性能时,需要提供稳定且随机可调的高精度仿真距离光脉冲,于是提出了动态距离模拟技术。设计了一套集激光接收、延迟控制、高精度信号延迟、激光器等单元于一体的动态距离模拟系统,模拟高精度的动态距离... 地面检测星载激光测距体制设备的性能时,需要提供稳定且随机可调的高精度仿真距离光脉冲,于是提出了动态距离模拟技术。设计了一套集激光接收、延迟控制、高精度信号延迟、激光器等单元于一体的动态距离模拟系统,模拟高精度的动态距离信息。实验证明,该系统的最小模拟距离达到15 m,模拟精度优于0.15 m,可以满足目前各种星载激光测距体制设备地面检测的要求。 展开更多

关键词 激光测距体制设备 动态距离模拟器 精度

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基于SD卡的无人机红外行扫描仪图像采集系统设计 被引量：1

8

作者 刘世超 秦洁心 +2 位作者 亓洪兴 肖功海 杨一德 《红外技术》 CSCD 北大核心 2012年第1期53-60,共8页

针对无人机红外行扫描仪对大容量图像数据实时高速存储的需求,提出并实现了一种基于SD卡乒乓存储方式、存储容量可扩展的无人机红外行扫描仪图像采集系统。该系统利用FPGA并行处理的优势,设计了一种基于BUS总线控制的SD卡乒乓存储方式,... 针对无人机红外行扫描仪对大容量图像数据实时高速存储的需求,提出并实现了一种基于SD卡乒乓存储方式、存储容量可扩展的无人机红外行扫描仪图像采集系统。该系统利用FPGA并行处理的优势,设计了一种基于BUS总线控制的SD卡乒乓存储方式,这种存储方式不仅可以极大的提高存储速率,而且使得存储容量可以根据实际需求进行扩展;并利用DSP逻辑运算的优势,设计并实现了FAT32文件系统,并在SD卡上成功移植;还利用图形化语言Labview编写了图像回放和分析软件,实验结果表明该系统能有效应用于无人机红外行扫描仪,其性能完全满足实际应用的需求。 展开更多

关键词 无人机 SD卡 DSP FPGA

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宽调谐激光雷达亚毫米级距离分辨的实现方法 被引量：8

9

作者 张琨锋 洪光烈 +2 位作者 徐显文 胡以华 舒嵘 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期2674-2679,共6页

分析了单相干通道的宽调谐激光雷达虽具有超大带宽但不能实现符合理论值的距离高分辨率的原因,以及导致非线性调频相位误差的因素。构建了解决这一难题的双相干通道宽调谐激光雷达系统,啁啾带宽在THz量级,引入了具有固定延时的参考通道... 分析了单相干通道的宽调谐激光雷达虽具有超大带宽但不能实现符合理论值的距离高分辨率的原因,以及导致非线性调频相位误差的因素。构建了解决这一难题的双相干通道宽调谐激光雷达系统,啁啾带宽在THz量级,引入了具有固定延时的参考通道,采用了有效的信号处理方法,从参考通道中提取出相位误差,再利用此相位误差数据自适应地补偿掉目标通道中的相位误差。实验结果证明,该系统将距离分辨率由米级提高到了200μm左右,接近理论值120μm,实现了低至100 pW的最小可利用回波功率。且即使目标通道和参考通道的延时不相等时,该方法仍有效。 展开更多

关键词 相位误差补偿 激光雷达 距离 亚毫米级 参考通道

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实用化机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达 被引量：5

10

作者 李正文 亓洪兴 +3 位作者 肖功海 方抗美 杨一德 舒嵘 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期184-188,共5页

针对日益严重的天然气管道泄漏问题,研制了一台基于吸收光谱技术的实用化机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达.介绍了该仪器的工作原理,论述了该仪器的系统构成、设计方法,探讨了高精度激光稳频,实时定标系统等关键技术.地面试验和机载... 针对日益严重的天然气管道泄漏问题,研制了一台基于吸收光谱技术的实用化机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达.介绍了该仪器的工作原理,论述了该仪器的系统构成、设计方法,探讨了高精度激光稳频,实时定标系统等关键技术.地面试验和机载试验数据的分析结果证明了该仪器的工程实用性. 展开更多

关键词 天然气管道泄漏 机载 吸收光谱技术 高精度激光稳频 实时定标

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一种推扫式光子计数激光雷达点云滤波算法及其验证 被引量：10

11

作者 李铭 郭颖 +1 位作者 杨贵 舒嵘 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第9期53-58,共6页

提出一种用于推扫式光子计数激光雷达点云滤波方法。定义了一种线性径向基函数,利用这种基函数可以计算密度点密度值;基于此实现了一种粗滤波和精去噪结合的点云滤波算法,经过两个步骤的滤波之后能够对诸如植被等分层地物进行精细滤波... 提出一种用于推扫式光子计数激光雷达点云滤波方法。定义了一种线性径向基函数,利用这种基函数可以计算密度点密度值;基于此实现了一种粗滤波和精去噪结合的点云滤波算法,经过两个步骤的滤波之后能够对诸如植被等分层地物进行精细滤波。使用NASA的机载激光雷达MABEL的实际飞行数据对这种滤波算法进行了验证,并与中值滤波算法的效果进行了对比。结果表明算法能有效滤除与地面非常接近的噪声点,适合低密度地物目标点云的滤波处理,能够很好保留细节,其中植被滤波精度90.26%,地面点滤波精度96.11%。 展开更多

关键词 激光雷达 光子计数 推扫 点云滤波

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基于模拟自相关方法的微弱激光脉冲信号检测 被引量：5

12

作者 程鹏飞 黄庚华 舒嵘 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期2844-2847,共4页

激光测距以其高空间分辨率、高灵敏度、全天候等优良特性在主动遥感领域倍受青睐。激光测距仪的灵敏度(最大测程)主要取决于激光发射能量、有效接收光学孔径和系统信噪比。在激光发射能量和有效接收光学孔径受到限制的情况下,如何降低... 激光测距以其高空间分辨率、高灵敏度、全天候等优良特性在主动遥感领域倍受青睐。激光测距仪的灵敏度(最大测程)主要取决于激光发射能量、有效接收光学孔径和系统信噪比。在激光发射能量和有效接收光学孔径受到限制的情况下,如何降低系统噪声,将微弱的激光脉冲信号从噪声中提取出来,成为至关重要的问题。从激光测距的原理出发,分析了各种微弱信号的检测方法,得出相关法是一种简单实用的方法。通过自相关与互相关的对比,决定采用模拟自相关法来进行微弱激光脉冲信号的检测。给出模拟自相关法检测电路并对其进行了试验。试验结果表明,使用模拟自相关法的最小信噪改善比为4.5,灵敏度为未经过模拟自相关检测的3.16倍。 展开更多

关键词 模拟自相关 脉冲信号 灵敏度 信噪改善比

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月面成像合成孔径激光雷达性能分析

13

作者 徐显文 洪光烈 +2 位作者 张琨锋 胡以华 舒嵘 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期621-625,共5页

合成孔径激光雷达(SAL)是一种高分辨率的主动式成像雷达,具有全天时、作用距离远的特点。以嫦娥一号绕月卫星平台为例,分析了基于月面成像的合成孔径雷达的若干问题。首先,详细推导了光外差探测信号的复数表达形式。然后,在光子受限状态... 合成孔径激光雷达(SAL)是一种高分辨率的主动式成像雷达,具有全天时、作用距离远的特点。以嫦娥一号绕月卫星平台为例,分析了基于月面成像的合成孔径雷达的若干问题。首先,详细推导了光外差探测信号的复数表达形式。然后,在光子受限状态下,运用统计光学原理,分析了探测信号的统计特性和信噪比。最后,基于绕月卫星平台,推导了SAL系统的相关参数和探测器获得的单个像元光子数,论证了该系统在理论上的可行性。 展开更多

关键词 合成孔径激光雷达 信噪比 光子数 光子受限

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少光子灵敏度精密激光测距方法及验证 被引量：10

14

作者 刘鸿彬 李铭 +2 位作者 舒嵘 胡以华 黄庚华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期93-99,共7页

针对传统线性探测激光能量需求高、光子计数难以区分信号和噪声的特点,提出了一种基于少光子的高精度激光测距方法。利用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)作为回波探测器,并对脉冲测距系统的回波响应模型、噪声特性以及测距... 针对传统线性探测激光能量需求高、光子计数难以区分信号和噪声的特点,提出了一种基于少光子的高精度激光测距方法。利用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)作为回波探测器,并对脉冲测距系统的回波响应模型、噪声特性以及测距精度进行分析。搭建了实验验证系统,实现了在激光波长为532 nm、能量为10 nJ的条件下,对107.86 m处的面目标进行测距。实验结果表示,系统的噪声为随机分布,且噪声幅度不超过3个像元同时响应量级,鉴别阈值略大于该值时,即可清晰地分辨出信号和噪声;对于包含32个光子的回波信号,探测器中发生雪崩像元的个数约为4个,此时系统测距精度达到3σ=3 cm。 展开更多

关键词 激光测距 少光子 SIPM 高精度

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一种带有自修正功能的高精度动态距离模拟器 被引量：1

15

作者 李真珠 亓洪兴 +2 位作者 黄庚华 叶道焕 舒嵘 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1273-1277,共5页

地面检测星载激光测距体制设备的性能时,需要提供稳定且随机可调的高精度仿真距离光脉冲,于是提出了动态距离模拟技术。介绍了动态距离模拟基本原理、系统自修正基本原理。设计了一套集激光接收、延迟控制、高精度信号延迟、激光器、修... 地面检测星载激光测距体制设备的性能时,需要提供稳定且随机可调的高精度仿真距离光脉冲,于是提出了动态距离模拟技术。介绍了动态距离模拟基本原理、系统自修正基本原理。设计了一套集激光接收、延迟控制、高精度信号延迟、激光器、修正光纤、平衡探测器等单元于一体的动态距离模拟系统,该系统能够模拟出高精度的动态距离信息,并具备系统自修正能力,解决了动态距离模拟器的仪器参数漂移问题。动态距离模拟器的精度检测实验、动态距离模拟器与星载激光测距体制设备实际工作试验,共同证明了该系统的精度、性能稳定性可以满足目前国内绝大多数星载激光测距体制设备地面检测的需求。 展开更多

关键词 激光测距 动态距离模拟器 自修正 精度

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基于FPGA的信号处理电路在红外图像信噪比提高方面的应用

16

作者 刘世超 秦洁心 +2 位作者 李正文 亓洪兴 肖功海 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第2期431-435,共5页

本文提出了一种以FPGA为核心的信号处理电路,实现了信号的可编程放大、自适应滤波等功能。其中,可编程放大模块由TI公司的PGA205AU实现。为增大放大倍数采取两片串联;自适应滤波模块由数字电位器和OP27组成的二阶有源滤波器实现,改变电... 本文提出了一种以FPGA为核心的信号处理电路,实现了信号的可编程放大、自适应滤波等功能。其中,可编程放大模块由TI公司的PGA205AU实现。为增大放大倍数采取两片串联;自适应滤波模块由数字电位器和OP27组成的二阶有源滤波器实现,改变电位器的阻值可以改变滤波器的截止频率。实验结果表明,在红外光电系统中应用此信号处理电路可以有效地提高所得图像的信噪比。 展开更多

关键词 FPGA 可编程增益放大 自适应滤波 信噪比

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