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最佳参数估计在激光雷达信号处理中的应用(2)
。① 1961 年激光器发现不久,主动式的激光测距仪便诞生了。同时,CO2相干激光雷达也在发展。②上世纪八九十年代,相继研发出Doppler 激光雷达,莱曼散射,差分吸收,微脉冲激光雷达和
生物
激光探测仪。 半个世纪以来,激光雷达已经发展了三代半。第一代主要是地基的气体和固体激光发射和单元探测器接收的激光雷达。第二代激光雷达进一步提高气体和固体激光器性能,出现了半导体二极管激光器辐射源和高性能探测器,单元器件发展为单元模块式组件,使之满足车载,机载和部分星载要求。第三代激光雷达以半导体激光器泵浦的固体激光器的辐射源和阵列探测器为主,光电探测和信息处理的集成化程度大大提高,在模块式组件的基础上,进一步形成微型化的功能部件,完全满足星载和弹载的要求。激光雷达是工作在光频波段的雷达。同微波雷达运作原理相似,可应用光频波段的电磁波最开始向目标发射一个探索标志,再将其回收的回波信号同发射信号相对比,来达到获得目标的位置、运动状态等信息的目的,实现对飞机、导弹等目标的跟踪、探测与识别[1]。激光测距机是简化的激光雷达。它辅以激光测距基础,并配备方位和俯仰测量配备、激光目标自动跟踪配置,也就基本完成了构建相对完整的跟踪或者目标探测激光雷达。通常激光雷达由激光发射与接收机、信息处理和伺服控制
系统
还有操控显示终端组装而成。在具体应用时,激光雷达不但能被单独使用,而且能够与微波雷达,可见光、红外光或微光电视等成像装备配合着应用,让系统不但可以搜寻远距离靶子,而且可以完成对靶子的精准尾随,是当前较为先进的战术应用方式。 目前的 3.5 代激光雷达是集成化光学的微光学系统技术为特征的激光雷达,为纳米级。激光测距业已被采用了很多年,它的种类众多,按照他的原理划分,最重要的有相位测距和脉冲测距两大类源]自=优尔-^论-文"网·www.youerw.com/ 。当今脉冲激光测距机以其体积不大,质量同样小巧,集成度高,精度高,速度快,易操作等特点。在所有人的平时生活中获到越来越宽广地应用。通过近些年激光器在小型化和接收技术上取得的进展,加上广泛引用集成电路,激光测距机在小型化方向获取了很大的突破“例如汽车防撞定距报警装置,若两车间距不大于安全距离,系统会自动启动汽车的制动装置,进而降低了事故隐患”还有被应用于田间围猎,高球球场球洞之间距离判定的望远镜,室内空间测绘的测距机等设备都业已有较为稳定的商品被放入商场。然而当前市场上的成品不是测距精度不精准就是测量距离达不到需求。
激光雷达[2]在现实生活中有许多的应用方向。最主要的方向大致有有三个,分别是在军事方面,大气应用方面以及地图测绘方向。而在军事方向上又可分为巡航制导,测距还有目标跟踪[3]; 随着美国于1964年成功研制出了用于导弹靶场的激光跟踪雷达以后,英、法、德、日几国,也先后开始研制不同作用的军事激光雷达[4][5][6]。在大气应用方向上可以大气污染物观测,气象要素观测和大气成分观测[7];在地图测绘上,则可以充分发挥激光雷达的优势进行利用三维技术直接获取地表高度,从而进行建模[8]。综上所述,可以看出激光雷达在与人们生活紧密相连方向上的应用主要集中于测距,所以激光雷达测距是目前对于人们来说,重点进行的一个研究方向。正因为如此,在本篇论文当中,我们将在激光雷达测距方向是进行着重讨论。 人们之所以会利用激光雷达进行测距与测绘是由于激光测距雷达自身的特点所决定的。激光具有高亮度,方向性,单色性好的特征。在八十年代半导体激光二极管LD技术日趋成熟,一开始应用于中短程钡(测距雷达,它具有体积小,重量轻,结构简单,使用方便的特征),对视觉安全。九十年代,其他国家逐步加大投入发展LD激光雷达。 目前在国内,09年由南理工陈钱教授指导的课题组研发完成的“激光探测汽车主动防撞只能安全系统”就是利用了激光测距和信号处理,获取了车辆行驶过程中的相关安全信息。进而根据前方的障碍物自动确定汽车安全等级,自动进行一系列降速,刹车操作,保障驾驶者的安全。
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