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激光雷达原理系统软件设计.pdf
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文档介绍：
西安电子科技大学
硕士学位论文
激光雷达原理系统软件设计
申请学位级别:硕士
指导教师:韩香娥
摘要论文针对单双基地激光雷达原理系统研究中的系统扫描控制、信号接收处理及目标定位等工作需要,设计并完成了相应的激光雷达原理系统软件。基于激光扫描发射系统的具体结构,详细推导了目标定位公式,结合扫描系统的机电控制结构,编写了系统扫描控制及目标定位软件,该软件通过高速串口通信,实时获取了定位目标所需的角位置信息及距离和信息。基于双基地激光雷达原理系统空间同步实现方法,编制了激光雷达探测空域分析软件,该软件为双基接收系统设计及布站提供了数值分析依据。此外,基于单双基光学系统具体探测性能参量和对探测器响应度的测量,结合激光雷达方程,编制了实用、方便的接收功率计算和测量软件。用于系统实验中接收功率的快速获取和比较。上述三个软件已用于完成扫描控制、目标定位以及实验数据处理等工作,满足了系统的控制和测量要求。关键词:双基地雷达激光雷达目标定位软件设计
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导师签名:搬艘了哆本学位论文属于保密,在一年解密后适用本授权书。西安电子科技大学学位论文独创性虼葱滦声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一起工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人签名:本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印、或其他复制手段保存论文。C艿穆文在解密后遵守此规定日期
第一章绪论国内外研究现状研究背景和意义本章首先介绍了双基地激光雷达的研究背景和意义,国内外研究现状,然后介绍了激光雷达散射截面的研究现状及激光雷达系统软件设计概况。最后,简要的给出了本文的研究内容、创新点及其结构安排。激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统,是一项正在迅速发展的高新技术,具有广泛的用途,受到了各国军事部门的极大关注【俊下面分别介绍激光雷达和双基地雷达的特点及其用途。与普通微波雷达相比,激光雷达由于使用的是激光束,工作频率较微波高了许多,因而具有很多独特的优点【浚饕S校悍直媛矢撸灰涡院谩⒖褂性锤扇拍力强;低空探测能力强;体积小、质量轻。这些特点使得激光雷达在侦查成像、障碍物回避、大气监测、靶场测量、制导、弹道导弹防御、生化战剂探测、水下探测、空间监视等领域发挥着重要作用。双基地雷达特点】:⑸浠徒邮栈迪址掷耄.接收目标的非后向散射回波;切尾饬慷ㄎ弧5セ乩状镆话闶抢梅⑸涞牡绱挪ň勘旰笙蚍瓷浜蟮到的回波来进行目标特征的探测。但双基地雷达一般都是利用目标的侧向或侧前向反射回波来探测目标特征,可以获得更大的雷达反射截面积岣叨阅标的探测能力。测试结果表明:利用前向反射方法探测到的雷达狄1壤后向反射测得的蹈叱龃笤根据双基地雷达与激光雷达对目标的探测特点,如果将其二者结合起来建立起双基地激光雷达系统可以实现对目标的有效探测。因而双基地激光雷达系统【『卜】的原理分析对双基地激光雷达的今后应用具有重要的意义。.す饫状锕谕庋芯肯肿激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。激光问世后的第二年,即年,科学家就提出了激光雷达的设想,并开展了研究工作。多年来,激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始,逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术,陆续开发出不同用途的激光雷达,使激光雷达成为一类具有多种功能的系统。年代中期【В拦鸢6狙兄瞥龅谝惶℉激光跟踪测量雷达,
光参量振荡器舻其测距误差为.,测角误差为,并用于靶场测量。随后以人造卫星测距机的发展最为突出,年就精确地测出了地球测点与月球上反射器之间的距离。年代后期和年代初期,研制的重点转向单脉冲激光雷达和す饫状铩年,研制出第一台喔杉す饫状铩甏琘激光器技术日趋成熟并开始大量应用于激光测距雷达【鞫吣嵫枪狙兄频腨脉冲激光雷达,测距范围达,其测距精度为饨蔷ǘ任狾.旰笥研制了改进型ヂ龀寮す饫状铩B槭±砉ぱг河暄兄瞥晒鸪雷达,采用脉冲多普勒体制,用于远距离精密跟踪。其作用距离达,距离分辨率为饨俏蟛钗.芎玫刂っ髁思す饫状锏脑毒离测量和跟踪能力。年代后期【В兄频闹氐阕O蚋髦諧激光雷达。年代,随着二极管阵列的出现和二极管泵浦固体激光器的发展,半导体激光雷达、固体激光雷达和す饫状锲胪凡⒔诟髯缘牧煊蚰谂畈5胤⒄埂甏笃冢獾缰行纳杓瞥鲆恢中⌒突す釴篩系统。九十年代国外开始大力发展激光雷达【,瓯ǖ赖亩ü芗す獠饩嘁遣捎激光二极管,峰值功率龀逯馗雌德。在良好的天气条件下,测程达词乖诳杉群艿偷那榭觯獬倘钥纱飈。年投入使用的美国“眼镜球蛇”预警机上装备的激光测距机【浚缘嫉牟饩嗄芰ξ,而将装备多种预警机的“门警”红外激光雷达系统,则采用脉冲能量为腘篩泵浦直接探测,接收孔径仅,对战术弹道导弹的作用距离达,跟踪精度达獗曛咀旁冻炭栈す饫状锸醯男峦破。国内,中国科学院上海光机所年研制的半导体激光测距仪样机【垦∮国产半导体激光二极管,波长为馗雌德蔿2饩嘁遣饬糠段.藓献髂勘,分辨率为V泄屏垦г瓯ǖ懒薒系列人眼安全便携式半导体激光测距仪【】,工作波长馗雌德。在无合作目标的情况下,此测距范围.饩嗑ǘ刃∮趌5谝淮毂κ疭系统的测距精度为米级【诙鶼激光器的精度达分米级,第三代锁模激光器加微机系统在大于公里距离上精度达到厘米级。.ɑ丶す饫状锕谕庋芯肯肿国外对双基地激光雷达系统研究的公开报道不多,发表的有关双基地相干激光雷达理论研究【浚溲芯康闹饕D谌菔怯糜诜缢俚牟饬俊9冢靼驳缱涌技大学较早地开展了对双基地激光雷达系统的研究。年,主要进行了对双基地激光雷达系统的理论研究约霸硐低车拇罱ā】,并进行了初步的系统验激光雷达原理系统软件设计
描方式进行了确刮⑶已兄屏思す饫状锵低车牟饩嗟缏贰辏孀畔低本文的研究内容与结构安排证实验【俊辏U沽硕运ɑ丶す饫状锿椒椒ǖ难芯俊】以及对系统的扫整体结构的确认,逐步完成了双基地激光雷达扫描发射系统、阵列接收系统的装配工作并将单路接收测距电路扩展为多路。随着这些工作的逐步完成,本文在对系统进行深入了解的基础上,主要研究了双基地激光雷达的目标定位方法并且进行了目标的激光雷达散射截面的实验测量。结合系统实际需要,利用集成开发环境,为系统设计了探测空域分析、扫描控制及目标定位、实验数据计算处理等软件.す饫状锬勘晟⑸浣孛嫜芯肯肿激光雷达目标散射截面的实验研究是对其目标特性研究的重要组成部分。目标的激光雷达截面
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好东西，可是价格一定不低
比传统的测绘价格要低很多，而且节省大量人力物力和时间，我们已经有很多成功案例，有兴趣我可以发点资料给你看，QQ
我对这还是比较了解的，我们刚用LIDAR用于带状地形图测绘，比传统摄影测量贵了30%还不止，不过精度要高些
看来还是同行的嘛！费用也要看精度和数据类型，呵呵。。。你们是哪个公司呀？
不是同行，我们只是设计单位
采纳率：23%
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【经验】揭秘自动驾驶激光雷达激光发射器电路设计原理
激光雷达LiDAR的全称为Light Detection and Ranging激光探测和测距，使用的技术是飞行时间（TOF，Time of Flight）。简而言之，就是根据激光遇到障碍后的折返时间，计算目标与自己的相对距离，业界上主要的代表企业有Velodyne、Ibeo、Quanergy等。然而，作为一名设计研发自动驾驶激光雷达的研发者而言，只知道上面的信息是远远不够的，下面为大家揭秘激光雷达激光发射器电路实现原理，首先提供下激光雷达激光发射器电路原理简要示意图，如下图1所示。图1：激光雷达激光发射器电路原理简要示意图图1所示，想要设计激光雷达激光发射器电路，必须要有脉冲输入（pulse input）电路、高速开关MOSFET、激光发射二极管、储能电容、可选限流电阻等，这个电路完成了电信号转光信号的过程。其输出的光信号还要经过透镜聚焦后发射到目标物体，再将反射回的光信号通过透镜处理给TOF接收器接收，图1中代表的是1路探测电路，而实际自动驾驶激光雷达一般需要40~50路探测电路，完成360°无死角检测。通过上面的介绍，相信大家对激光雷达的激光发射器原理已经有所了解，为加深大家对激光雷达激光发射器电路的更深入了解，下面提供其原理框图，如下图2所示。图2：激光雷达激光发射器电路原理框图如上激光雷达激光发射器电路的驱动核心是利用具备无敌速度GAN MOSFET做开关，具有百伏内纳秒级切换速度，是Si MOSFET速度的1000倍，而作为替代功率Si MOSFET器件的硅基增强型氮化镓（eGaN）场效应晶体管的公司EPC（宜普电源转换公司），以其成熟的GAN设计工艺技术，开发出针对激光雷达的激光发射器GAN MOSFET，被广泛用于相关自动驾驶激光雷达激光发射器电路中，其产品封装为BGA封装，因尺寸、规格不同可供设计者合理选择，可参考如下图3所示。图3：EPC开发的用于激光雷达的GAN MOSFET选型表设计者根据实际设计需求选择对应的参数，利用GAN MOSFET用于激光雷达设计优势明显：o&更快的开关速度-更精确和更小的脉冲o&更高的效率-更高的脉冲重复率o&更小的封装尺寸-更高的功率密度，更低的电感，并集成激光二极管最后提供一下激光雷达激光发射器参考电路原理图，其GAN MOSFET选用的是EPC2016C，如下图4所示。图4：激光雷达激光发射器参考电路原理图通过如上的介绍，相信大家对利用激光雷达激光发射器电路设计原理已经清楚了，如果您感兴趣记得收藏哦，有问题请留言或电话联系世强申请样品，感谢！相关技术文档：世强元件电商版权所有，转载请注明来源及链接。
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