4.5 本章小结 14

结论 15

致谢 17

参考文献 18

1. 引言

1.1 研究背景及意义

激光是2 0世纪6 0年代出现的最重大科学技术成就之一。它的出现深化了人们对光的认识，扩大了光为人类服务的天地。激光光源具有高亮度、单色性好、方向性好、抗干扰能力强等诸多优点，激光技术及其相关应用已经遍及工业、农业、医学、军事和科学研究等众多领域。激光雷达是激光技术的一个重要应用,由发射系统、接收系统、信息处理等关键部分组成，包括单束窄带激光器等等[1]。激光器产生一束光脉冲并发射出去，打在目标物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射后被接收的传播时间。光脉冲以接近光速在空气中传播，且接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲[2]。因为光速是已知的，传播时间则可被转换为对距离的测量值。随着这一技术在相关行业的深入开展，它越来越被世界各国的人们所熟知，并被大力推广、研发和应用，成为当今较为热门的现代量测技术之一。论文网

激光雷达探测技术是通过激光束对目标进行照射，目标的后向散射回波信号经探测接受器接收，通过计算机进行信号处理，获取目标的距离信息和回波信号能量信息等，然后生成区别于不同时间点的目标距离信号和强度信号。与毫米波、红外等其他成像探测模式相比，激光雷达成像探测具有抗隐身能力和抗电磁干扰性强，距离、角度分辨率高等显著优点。

激光雷达回波信号的数字化仿真是评估现有激光雷达探测系统性能及开发激光雷达探测和成像技术的有效手段。研究激光脉冲回波信号特性并利用matlab进行建模仿真工作是处理激光雷达回波信号，进行激光雷达成像仿真的关键所在。目前，大多数激光成像雷达设备仅能探测待测目标的首个或最后一个回波脉冲，在面临森林、城市和隐蔽目标等多个距离层次都存在回波信号的复杂场景时存在较大局限性。如果可以获得激光发射脉冲在不同距离层次的回波信号，实现全波形检测，则可以大幅度提高激光雷达的探测能力和场景适用性[3]。目前虽然国内外已有少部分激光成像雷达设备在一定程度上具备了全波形检测能力，但这些设备大都价格非常昂贵，不利于开展全波形激光雷达回波信号数据的采集、分析和处理工作，因此，深入全波形激光雷达回波信号建模仿真与分析等方面的研究对激光雷达探测成像技术的发展具有非常重要的意义。文献综述

1.2 国内外的研究进展

1.3 本文的主要研究工作

本文的研究工作主要是针对目前激光雷达仿真研究方面存在的空白，选择对激光雷达的回波信号进行数字化仿真。在研究初期，通过认真的资料调研，阐述激光雷达的测距过程及其激光回波信号的产生机理；在此基础上给出激光雷达回波信号的关键环节；然后建立激光雷达回波信号的数字化仿真程序，在MATLAB环境下编写仿真程序，给出数字化仿真程序；通过计算机仿真重点研究目标表面结构的不同对激光雷达回波信号的影响，给出仿真结果。

2 激光雷达测距的理论基础

激光雷达（Laser Radar）是一种可以精确地、快速地获取目标三维空间信息的主动探测技术，激光雷达具有抗干扰能力强、精确度较高等优点，在军事、气象等应用领域具有普通雷达所不可替代的优势。