一、地形跟随雷达中的单脉冲测距技术（论文文献综述）
华康健[1]（2021）在《水下光子计数激光雷达关键技术研究》文中研究指明光子计数激光雷达又被称为单光子激光雷达,是一种具有高灵敏度、高时间分辨率的激光雷达。它采用能探测低至单个光子量级弱回波信号的光电探测器—单光子探测器作为光电转换器件,再配合高精度的时间相关单光子计时技术（Time correlated single photon counting,TCSPC）可以完成弱信号的高精度探测,适用于远距离、低反射率目标等回波强度受限的场景。目前光子计数激光雷达系统已经得到了广泛的研究和应用。在探测距离方面,光子计数激光雷达已经能完成几十公里到几百公里的目标成像任务;在缩短成像时间方面,研究人员提出了多波束、阵列式和频率互用等体制的光子计数激光雷达;在提高成像质量方面,基于图像空间相关性、噪声信号统计特性差异等的重建算法得到了广泛的关注。然而,目前针对水下目标探测的光子计数激光雷达却研究较少。相对于传统的激光雷达,将光子计数激光雷达应用到水下目标探测拥有多种优势。首先,由于水对光的衰减作用很强,传统的激光雷达在水下的探测距离受到极大限制,使用光子计数激光雷达有利于提升水下探测距离;其次,水下成像的某些任务场景如水下线缆或管道成像等需要重建出较高精度的三维图像作为检修的依据,光子计数激光雷达的时间分辨率极高有利于提升三维图像的质量。但是,将光子计数激光雷达应用到水下目标探测会遇到一系列新的问题。水对光有较强的后向散射,该后向散射对于系统而言是强噪声光,并且该噪声光和传统的背景噪声光不相同,传统的背景噪声光一般认为是恒定的而后向散射噪声是随着距离和出射光强度发生变化的。水下目标的探测就是要在后向散射噪声的干扰中重建出目标距离信息。为了扩展光子计数激光雷达的应用范围,使其适用于水下应用环境,对光子计数激光雷达水下目标探测的一些关键技术进行了研究。主要包括光在水下的传输特性研究、光子计数激光雷达水下目标探测概率模型的建立、水下高噪声环境下的成像方法、水下光子计数成像距离游走误差的校正和低累加时间成像方法。这些研究的创新点为:1)提出了光子计数激光雷达水下目标探测概率模型。用体散射函数（Volume Scatter Function,VSF）来定量的描述后向散射的强度分布并根据光学几何约束和泊松探测模型推导了目标探测概率的表达式。使用该表达式分析得出,不同于陆地激光雷达,水下光子计数激光雷达提高出射光能量并不一定能提升目标探测概率,出射光能量的提升会导致后向散射变强即噪声变大。类似地,近距离目标由于更强的后向噪声也不一定比远距离目标的探测概率更高,要想得到高的目标探测概率需要综合考虑后向散射噪声和回波信号的强度。2)提出了针对水下高后向散射噪声的成像方法,即首信号光子组方法。该方法能高效的从混有噪声的计数中识别出信号计数。首信号光子组成像方法不同于传统的固定时间成像方法,该方法对每个像素的探测时间都是不同的,表现为高反射率回波强的像素点探测时间短而低反射率回波弱的像素点探测时间长,优化了整个成像探测过程使成像时间能由场景内的回波情况进行自适应的分配。通过仿真和实验验证了该方法的可行性,和峰值法、互相关法、解混合法和首光子法对比表明该方法在高噪声情况下能更好的完成对距离图像的重建。3)提出了水下距离游走误差的校正方法。针对光子计数激光雷达由于死时间的存在造成的距离游走误差问题,提出了基于先验模型的水下目标光子计数激光雷达校正方法。先由光子计数激光雷达探测模型推导出了距离游走误差和回波光子强度关系的先验关系,而后提出基于聚类方法的噪声信号分离算法,使用分离后的噪声和信号计数来估计回波光子数目,该数目结合先验模型可以得到需要校正的距离游走误差量。本方法是首次报道的针对水下环境距离游走误差的校正方法。4)提出了低累加时间光子计数成像方法。针对水下低累加时间成像的需求,提出了低累加时间成像方法。在硬件上改变了传统的单SPAD结构而改用双SPAD探测器同时进行探测。在算法上针对低累加时间信号计数缺失和噪声淹没信号等问题设计了基于图像空间相关性的重建算法。室内实验表明了该低累加时间成像方法能极大的缩减成像时间,水下实验也表明了该方法有助于提升成像的效率。特别地,本研究设计、制造和装配了光子计数激光雷达样机系统并使用该系统对上述水下目标探测的关键技术展开了研究,水下实验验证了所提出方法的可行性,也验证了光子计数激光雷达应用于水下目标探测的可行性,有利于扩展了光子计数激光雷达的应用范围和推动水下光子计数激光雷达的发展,为后续的水下光子计数激光雷达技术的研究提供了基础。
柳毅[2]（2020）在《认知航海雷达关键技术研究》文中进行了进一步梳理认知雷达的突出特点是不仅对工作环境具有感知能力,而且具有工作特性与环境的匹配能力,从而达到高效、节能、低污染、高性能的工作效果。然而,现行航海雷达的工作特性与雷达工作环境不能匹配,从而导致航海雷达的工作效率低、功耗大、对电磁环境的污染大、工作效果不理想。针对现有航海雷达存在的问题,本文将认知雷达的理念应用于航海雷达,根据航海雷达的应用要求和市场竞争特点,对航海雷达认知功能的核心技术进行了深入研究,提出了认知航海雷达的结构模型、信号模型和认知控制方式,并保留了传统航海雷达的边扫描边跟踪的工作模式和结构简单便于工程实现的高性价比等特点。（1）将航海雷达的收发机的收发控制与雷达的显示控制完全分离,形成两个独立部分的总体设计思想,构建了认知航海雷达的结构模型。该模型在保留了常规航海雷达边扫描边跟踪的工作模式和天线、收发机基本结构关系的同时,增加了实现感知-行动循环和记忆功能的雷达环境感知器、感知存储器、雷达环境认知器、工作存储器和控制执行器等,建立了雷达发射信号产生、接收与目标检测等环节间的信息反馈链路。在此基础上提出了一种发射信号模型和信号产生方法。该方法便于实现根据目标的空间分布和水域地理环境的感知信息,自适应控制发射信号的波形参数,匹配雷达的工作环境。该方法可用算法实现数十种甚至上千种不同参数的发射信号波形。（2）研究了基于目标空间分布的波形控制方法和基于目标检测性能的波形控制方法;推导出了满足检测性能要求（一定虚警概率下的发现概率）的目标最小可检测信杂比的计算公式;提出了一种信杂比的感知估计算法和基于信杂比的波形认知控制算法,并设计了感知信息的表示记忆（记录）方法。根据认知航海雷达的感知-控制循环的基本工作特征和航海雷达的工作环境随时间变化较大的特点,提出了认知雷达的工作环境感知和工作性能认知控制的两个工作阶段,并设计了这两个阶段的工作流程。在此基础上,设计构建了实验平台。实验表明,基于该结构模型、信号模型和控制流程,在该实验环境条件下,雷达发射能量可降低15.9dB,仅为正常情况下总能量的2.57%,实现了雷达与工作环境的匹配。该方法便于实现信息的高效感知和波形控制策略。（3）提出了一种简单快速的岸线提取算法和一种改进的不依赖于新生目标强度的分段计分航迹管理GM-PHD多目标跟踪算法,以适应高虚警、高密集分布环境下的目标感知要求。在岸线感知方法中,采用了简单迅速的变尺寸模板平滑和Harr子波变换的岸线提取算法。变尺寸平滑模板的窗口尺寸随距离自动调整,以适应雷达的方位分辨能力随距离而改变的关系,尽可能平滑目标和杂波尖峰以去除其影响。对平滑处理后的雷达视频阵列,采用阈值化处理和Harr小波变换,获取雷达图像的岸线。在高虚警、高密集分布环境下目标感知的方法中,利用高斯混合概率假设密度（Gaussian Mixture-Probability Hypothesis Density,GM-PHD）多目标跟踪算法可同时实现目标状态估计和目标数量估计的特点,将GM-PHD多目标跟踪算法用于实现目标的空间分布特性的感知。本文构建的一种不依赖新生目标强度的分段计分航迹管理GM-PHD多目标跟踪算法,改进了已有的GM-PHD多目标跟踪算法,使其能够适应认知航海雷达对目标感知的要求。该算法采用分段航迹管理和改进的修剪合并,以使滤波器能够适应速度较快的多目标场景,更有效地实现新生目标的检测和有效保护新生航迹,增强对高虚警下的虚假航迹的滤除能力。仿真实验表明,在多目标环境下,该算法对于强度未知的高速运动的新生目标,能够实现有效的检测和新生航迹的有效保护,能够实现良好的目标状态估计效果和较高的目标数量估计精度和估计速度,使目标的数量和状态的稳定估计时间缩短到5个数据更新周期,比航迹管理算法缩短了近10到20多个数据更新周期。（4）本文提出了一种基于感知的综合恒虚警（Constant False Alarm Rate,CFAR）目标检测算法。为了有效抑制杂波尖峰干扰对目标检测性能的影响,本文首先定义了能够体现目标回波和杂波尖峰干扰的相关性差异的峰比系数,构建了受峰比系数控制的自适应双参数对数处理器,抑制杂波分布的拖尾效应;随即提出了以雷达信号波形选择控制参数为控制量的雷达合成视频的矩阵组合算法,该算法可同时实现合成视频信号的生成和非相参积累平均处理,实现杂波的正态逼近;然后利用基于杂波均匀性和目标距离扩展感知能力的窗口结构,构建了基于正态杂波特性的自适应双参数CFAR处理器,实现了综合恒虚警检测处理算法。该综合CFAR算法可实现参考窗和保护窗宽度的自适应调整,使雷达检测性能与杂波环境和目标尺寸相匹配,在均匀和非均匀的杂波下均能获得稳健的检测性能。实验结果表明,相比于NCI-CFAR算法,在80%的检测概率下,该检测算法可得到约0.3dB的信杂比改善。
杜秉乘[3]（2019）在《光子计数激光脉冲探测应用技术研究》文中研究说明激光脉冲探测是激光雷达和激光通信应用中一项关键的共性技术,提高激光脉冲探测灵敏度是提升系统性能的重要研究方向。将单光子探测技术应用于激光脉冲探测,可以将系统的探测灵敏度提升至单光子或少光子水平,为激光雷达和通信等方面的发展开拓出新的技术潜力。但是,单光子探测器在激光脉冲探测应用中存在许多技术瓶颈,主要原因是这些应用最早基于线性光电探测发展而来,其光电信号输出与入射光强呈线性关系,具有较大的光强动态范围,可设置合理的阈值抑制背景噪声、甄别信号,而通常的单光子探测器只有“有”或“无”两个光子态输出,不仅容易因强背景光而饱和或损坏,而且无法通过强度识别信号。本文针对这个问题,发展高速和多通道单光子探测技术以及快速甄别信号的时间关联光子计数分析方法,形成适用于激光雷达和通信应用的光子计数激光脉冲探测技术,并且完成了实验验证。论文的主要创新点如下:1.兆赫兹重频光子计数激光脉冲探测技术。首先,针对1.5μm眼安全波段InGaAs/InP APD单光子探测器探测速率低等技术瓶颈,采用吉赫兹正弦门控探测技术,将探测速率提高近2个数量级;其次,采用10 MHz重复频率的激光脉冲,发展多重频光子计数分析方法,将非模糊距离提高2个数量级,达到165 km,解决快速时间相关单光子符合计数与测距量程之间的矛盾;最后,采用2 MHz重复频率的激光脉冲,发展光子计数全波形分析方法,不仅提高了测距精度,而且获得了回波脉冲的空间垂直分布、幅度、脉宽和强度等信息,从而获得目标表面的特征情况,实现不同目标物的辨识和分类。基于该项技术,本文在青海湖实现了21 km和32 km光子计数激光测距实验。2.光子数分辨激光脉冲探测技术。本文发展多通道单光子探测器复用的光子数分辨探测技术,增加单光子探测器强度动态范围,通过光子数态分析,设置光子数阈值,有效抑制背景噪声干扰,实现单脉冲光子信号甄别。基于该项技术,本文开展了1.2 km全天时自由空间激光通信实验,在6 Mcps高背景噪声计数下,有效识别光子脉冲信号,通信成码效率达到99.5%。
陈月[4]（2019）在《多载波雷达探测系统的目标距离信息及幅相信息研究》文中提出随着雷达技术的发展,雷达的应用越来越广泛,雷达探测系统在国防建设和国民经济建设中发挥着越来越重要的作用。目前,香农信息论在雷达领域中的应用主要侧重于雷达信号系统的波形设计方面。雷达是一种信息获取系统,用信息论对这一信息获取的过程进行系统地描述和刻画,具有重要的理论意义和应用价值。目前不少国内外学者对此进行了有益探索,但尚未形成统一的信息理论框架。多载波雷达探测系统具有更高的距离分辨率和目标探测能力,是现代雷达技术研究与发展的重要方向。本论文采用香农信息论的思想方法,以接收信号与被测目标的距离-幅相之间的互信息为测度,建立了多载波雷达系统的信息理论模型。研究主要围绕目标的距离信息和幅相信息展开,针对单目标探测和多目标探测的探测场景进行讨论,并用最大似然估计方法进行比较,数值仿真结果验证了理论分析的正确性。论文的主要工作和创新如下:1.在复加性高斯白噪声信道上,采用子载波序列为Zadoff-Chu序列的正交频分复用信号,建立了多载波雷达探测系统模型。针对常散射系数和瑞利散射系数两种目标模型,用信息论方法分析了探测信息量与目标参数之间的关系,提出用熵误差衡量系统的性能,并与均方误差进行了比较。2.针对单目标探测系统,提出了两种目标模型下距离信息和幅相信息的定义及描述方法,并推导出了闭合表达式。研究结果表明,目标距离信息和幅相信息将产生相互影响,幅相信息通常依赖于距离信息。针对瑞利散射系数模型,幅相信息只与信噪比有关,而与距离信息无关。此外,提出了一种频域最大似然距离估计算法,可以估计非整数采样间隔的时延,进一步研究了目标的距离信息量与最大似然估计之间的关系。理论分析与数值仿真结果表明,在高信噪比条件下,距离估计的克拉美罗界即为距离信息量的渐近上界。本论文的研究发现,目标的距离信息量可作为最大似然估计的性能上界,为实际系统的探测性能提供了理论依据。3.针对多目标探测系统,分析了在目标间无干扰情况下多目标的距离信息和幅相信息,证明了多目标信息量是各个单目标探测信息量之和。在两目标情况下,利用奇异值分解方法分析了目标间存在干扰时,两目标的距离联合信息,并推导了瑞利散射目标的距离联合估计的克拉美罗界。最后从信息论角度提出了距离分辨率的定义,理论分析结果突破了带宽对距离分辨率的限制。
郑浩[5]（2018）在《成像激光雷达接收器模拟前端集成电路与系统研究》文中认为成像激光雷达系统广泛应用于无人机、地形测绘、精确制导、火箭着陆等民用、军用、航空和航天领域;主要由发射模块、接收模块和信号处理模块组成,其中接收模块为其关键核心部件之一,制约着整个系统的性能指标,接收器模拟前端电路主要用于处理光电检测器输出的电流信号,其性能决定了回波信号获取的质量、回波信号时刻鉴别的精度、对干扰信号抑制能力等。传统激光雷达接收器模拟前端电路常采用分立器件设计和实现,存在功耗高、电路尺寸大、电路噪声难以降低以及阵列接收器中像元非均匀性等核心问题。接收器模拟前端集成电路芯片是制约成像激光雷达智能化、紧凑化的核心器件,因此其研究具有重要的意义和价值。首先,本文在总结激光雷达测距原理和脉冲TOF成像激光雷达接收器模拟前端电路技术基础上,针对脉冲激光回波信号动态范围大、脉冲窄,幅度微弱的特点,基于线性模式APD提出两款单通道接收器模拟前端电路架构和关键电路技术;其次,针对车载激光雷达应用需求,提出一种线性阵列接收器模拟前端电路系统架构,并对其关键核心模块进行电路实现,解决了相关设计难题。论文基于0.18μm标准CMOS工艺实现了一款用于探测2.2ns脉冲宽度的单通道前端模拟接收器。该模拟前端电路采用自适应增益控制方法增大接收器处理回波信号的线性动态范围,在宽动态范围内实现了输出电压与输入电流近似成线性比例关系;同时在时刻鉴别电路中采用差分电压平移技术,提出了一种改进型的双阈值时刻鉴别方法。测试结果表明:该模拟前端电路跨阻增益为106dBΩ,等效输入参考噪声电流小于4.55 pA/Hz0.5,在3.3V电源电压条件下,芯片消耗功耗约165mW。该模拟前端电路能够处理0.5μA1mA的回波电流,动态范围达到66dB;在检测0.5μA回波电流条件下,最坏行走误差约1ns,估算的距离误差为15cm。所设计的接收器模拟前端电路满足脉冲TOF成像激光雷达应用需求。本论文基于四维成像激光雷达应用,还介绍了一款接收器模拟前端电路芯片,集成了跨阻预放大器、后级电压放大器、模拟电压输出缓冲器和时刻鉴别电路。跨阻预放大器采用新颖的双拓扑结构实现了亚μA级输入电流到mA级输入电流大动态范围的探测,同时,为了尽可能降低跨阻放大器的输出噪声电平,通过对跨阻预放大器进行噪声分析,在电路的晶体管级对跨阻预放大器进行了噪声优化;在时刻鉴别电路中,通过设置浮动阈值电压,降低了噪声干扰,提高阈噪比,减小虚警概率。基于0.18μm标准CMOS工艺完成了流片和测试验证,实现了106dBΩ跨阻增益,153MHz带宽,0.89pA/Hz0.5等效输入参考噪声电流,0.82ns时刻行走误差等性能参数;在可编程增益控制模式下,缓冲器输出脉冲峰值电压幅度近似与输入端峰值功率成线性关系,上述测试结果表明满足四维成像激光雷达应用需求。论文基于车载激光雷达线阵列接收器提出了一款新颖的接收器模拟前端电路系统架构,并给出了其中关键电路模块的实现,包括集成了16通道跨阻放大器、16通道窄脉冲峰值检测和保持电路、以及APD反向偏置电压前端校正电路。跨阻预放大器采用Cherry-Hooper电路结构提升带宽,用于检测亚纳秒级脉冲回波信号;高精度峰值检测和保持电路被用于展宽脉冲回波信号的宽度,因此在片外可利用一片ADC实现模拟输出电压的数字量化,节省了系统成本和降低了系统功耗;同时,在线性接收器模拟前端电路中,提出了新颖的APD反向偏置电压前端校正技术,可消除阵列接收器增益不匹配引起的回波强度信号检测误差。上述模拟前端电路中,模块电路在0.18μm标准工艺条件下流片和测试验证,测试结果显示:单通道跨阻放大器具有100.1dBΩ跨阻增益,400MHz带宽,小于2.0 pA/Hz0.5输入参考噪声电流谱密度;峰值保持电路具有能够检测3ns上升时间的窄脉冲回波信号,在最坏情况条件下,最小的过冲电压相对误差小于2%。
刘青[6]（2018）在《基于单脉冲测角的多径传播建模与测角误差消除研究》文中研究表明雷达在探测低仰角目标时,受到多径传播的影响,直达波信号和反射波信号同时进入天线主瓣区域,使得雷达测角出现偏差,导致目标角度的探测精度降低,极大地影响了低空突防目标的跟踪与拦截,严重时还会导致目标丢失。如何消除多径效应或者减小多径效应对测角的影响是雷达界一直关注的重要问题之一。本文从电波传播角度出发,讨论了多径传播导致的单脉冲测角误差机理,并探究了相应的测角误差消除方案。本论文脉络如下:首先,介绍了电波传播环境和地形地貌地物的电磁特性,讨论了多径传播机理和形成多径的传播模式,在多径的反射传播模式、绕射传播模式、透射传播模式、散射传播模式中,根据地形不规则度的判断标准,本论文主要讨论反射传播模式,基于不同地形不规则度下的反射系数计算公式,仿真计算不同擦地角对反射系数的影响,着重研究多径反射传播对接收信号的影响,并根据多径叠加理论,在接收处场强计算公式的基础上,举例分析了平面反射对接收信号场强的影响。其次,概述了单脉冲雷达的基本原理,介绍了单脉冲雷达定向的两种基本方法和四种常见的测角方法,在四种常见的测角方法中重点介绍单脉冲振幅和差测角方法,分析了多径传播对单脉冲振幅和差测角的影响。最后,基于电波传播理论基础和单脉冲振幅和差法测角原理,将雷达测角误差公式中的分子分母分别记为合成差电压误差函数和合成和电压误差函数,依次分析雷达载频、电磁波极化形式、介电常数、擦地角、粗糙度对多径效应下的合成和差电压误差的影响程度,总结出电磁波极化方式、介电常数、粗糙度对合成和差电压误差的影响较大,进而分析了多径效应对测角误差的影响,通过分析影响合成和差电压误差因素的研究思路,在此基础上探究出三层次测角误差对消方法,即几何对消法,相位对消法,合成和差电压误差对消法。几何对消法是在已知条件较少的情况下,根据雷达与目标之间的几何关系,粗略估计测角误差;相位对消法是根据多径效应导致的路径差,并由路径差导致的相位差,对相位差对消,达到对测角误差对消的目的;合成和差电压误差对消法,则是根据本文考虑的各参数对合成和差电压误差的影响,分别对和差通道的合成和差电压误差进行对消,使得测角误差大大降低。这三种层次的对消方法,即可以独立使用,也可以相辅相成,同时使用这三种方法时,可对其所得测角误差求平均值,然后在接收设备上加上或者减去误差角,达到消除多径对单脉冲振幅和差法测角的影响。
王晨曦[7]（2017）在《机载双频激光雷达的点云数据可视化研究》文中研究指明传统获取地理信息的测绘手段耗时久、采样频率较低,目前全世界都在发展软硬件技术以期望我们对地理信息的数据精度能达到厘米级别,而激光雷达技术的进步使我们获取地理信息数据更为便捷、准确。激光雷达系统国外实验室现在大都致力于大面阵、高灵敏度激光探测器的研发。激光雷达技术不仅可以主动准确多维度的采集数据,并且还是一种连续密集的数据采集模式,因此激光雷达技术逐渐成为测绘技术研究的热点。在了解LIDAR发展史后,参阅国内外的研究现状,本文对改良型的双频海洋测深激光雷达系统方案进行研究并在研习国内现有点云数据处理软件的基础上,针对本雷达系统数据特点设计并开发相适应的处理软件DF-Lidar且基于论文工作提出了展望。本文基于现有的双频激光雷达现状,提出双频激光采用点、线结合的扫描改良模型使扫描方式更为巧妙、高效。针对于不同的激光源采用不同的扫描方式,不仅提高了扫描速率,也使机载系统的功耗大大降低。本文详细介绍了此双频激光雷达系统的光学扫描系统设计思路,在水平分辨率相同的情况下,为了获得更大的单次激光脉冲探测面积,硬件方面采用13176的光纤阵列接收相互拼接在一起的8个1325的线阵APD从而代替大线阵的APD探测器阵列,改善了国外对国内大线阵APD探测器的禁运情况,随后给出了对整个机载雷达系统的综合控制模块方案。在上述基础上,本文的核心工作是针对整个机载双频激光雷达系统点云数据特点进行可视化软件设计开发,自主研发完成后数据处理软件DF-Lidar。本文编写完成了整个软件的人机交互界面设计、点云单航带与多航带数据录入模块、坐标转换模块及点云绘图模块。本文设计一种专有的点云数据格式完成改善软件运行时的内存消耗并针对点数据的插值方法进行了改良。其次,通过实验对软件的坐标转换模块进行手工验证,实验对比结果显示软件的最后计算结果与手工验算结果相同,证明软件的坐标换算模块功能完全正常。最后在上述基础上构绘出点云图并完成多航带数据拼接实验。该软件对国内Lidar数据处理软件的研发有一定参考价值。
叶光超[8]（2016）在《条纹阵列探测激光雷达测距精度与三维测绘技术研究》文中研究表明条纹阵列探测激光雷达具有作用距离远、探测视场宽、距离景深大和数据率高等优点,在远距离目标三维重建和高空机载宽幅测绘中具有重要的应用前景。在现有的条纹阵列探测激光雷达研究工作中,始终未能建立一个完善的测距精度理论模型,同时还缺乏可有效提高测距精度的技术手段,也没有根据系统的成像特性对其三维测绘技术进行优化和改进。针对这些问题,本文对条纹阵列探测激光雷达的测距精度及其三维测绘技术进行了理论和实验研究。本文从条纹阵列探测激光雷达的距离分辨原理和级联成像过程出发,结合激光雷达方程和探测器的线扩展函数,推导出单个时间分辨通道内信号分布函数的理论表达式。发现信号强度的分布函数服从高斯分布,并且其条纹宽度由激光脉冲宽度和探测器的线扩展函数共同决定。根据噪声与信号强度的相关性对雷达系统的噪声特性进行了分类讨论,并分别给出了乘性噪声和加性噪声的均值和方差的理论表达式,进而建立了含噪条纹信号的理论模型,为系统的测距精度分析和探测过程研究提供了必要的理论依据。针对条纹阵列探测激光雷达自身的成像特性,在信号探测过程中建立了恒定发射功率和近饱和成像两种的工作模式,从而可在不同的探测距离和应用需要下获得更为理想的原始条纹图像。根据系统的信号和噪声特性,以质心权重算法作为信号鉴别方式,利用误差传递理论建立了测距精度的理论模型。分别在两种不同工作模式下推导出加性噪声引起的误差、乘性噪声引起的误差以及采样误差的理论表达式。利用平面目标距离成像结果的残差抖动分析方法,对测距精度的理论模型进行了仿真和实验验证。在仿真验证中,通过模拟激光的发射、接收过程和探测器的信号采集过程,对三类主要误差随系统各关键参量的变化关系进行了探讨。在实验验证中,建立了一套可对噪声源进行选择控制的条纹阵列探测激光雷达原理验证系统,并着重讨论了条纹宽度对测距精度的影响。实验结果表明,在恒定发射功率工作模式下,乘性噪声引起的误差随条纹宽度的增加而线性增加,加性噪声引起的误差不随条纹宽度的变化而发生改变;在近饱和成像工作模式下,乘性噪声引起的误差与条纹宽度的平方根成正比,加性噪声引起的误差则与条纹宽度成反比。基于测距精度的理论模型,本文提出了四种可提高系统距离分辨能力和目标识别能力的测距精度优化方法:（1）研究了基于最优条纹宽度的参量优化方法,给出了不同工作模式下最优条纹宽度的理论表达式和数值计算结果。实验上,利用聚焦极电压时空轴分离调节方法,在保证探测器具有最高空间分辨率的前提下实现了对时间轴线扩展函数的独立控制,进而获得了具有最优条纹宽度的回波信号。参量优化后,系统可在173m的距离门宽下对1.7km的远距离目标实现分米级的距离像重建,将测距均方根误差降低至0.19m;（2）在条纹图像的距离提取过程中提出了一种最优阈值方法。基于仿真模拟结果讨论了不同条纹宽度和噪声强度下阈值设定对测距精度的影响,建立了最优阈值的经验公式,并利用最优阈值方法抑制了外场测绘中强背景噪声对距离像的干扰;（3）讨论时隙宽度的最佳取值方案。仿真和实验结果表明,在保证距离门宽度足够覆盖被测目标景深的前提下,可通过减小时隙宽度来获得更高的测距精度。在室内小景深测距实验中,利用0.07ns的时隙宽度可使系统的测距均方根误差减小至3mm;（4）提出了一种基于迭代加权质心算法的超分辨率信号鉴别方法,并分析了该算法在距离提取过程中的作用机制。通过引入高斯型加权因子,该算法有效抑制了由于临近通道的条纹弥散所引起的边界模糊效应,实现了对1.4km被测目标特征细节的准确识别。实验结果表明,当条纹宽度为4.4ns时,经过15次迭代运算可将系统的测距均方根误差降低至0.15m,测绘结果的距离精度优于系统的最小距离分辨率,实现了条纹阵列探测激光雷达的超分辨率成像。最后,本文建立了一套搭载于飞机平台的对地三维测绘系统,并根据测距精度优化方法和回波强度计算结果讨论了不同飞行高度下系统工作模式的选择以及系统关键参量的取值问题。针对机载线阵扫描体制下测绘幅宽受到探测器视场角限制这一技术难题,提出了一种新型的扫帚式扫描体制,并结合数字高程地图仿真分析了该扫描体制下激光脚点对测绘区域的覆盖能力。对探测器扫描电场不均匀性引起的测距偏差和激光脚点扫描轨迹非线性引起的水平定位偏差进行了定标修正。利用优化和定标后的系统实现了距离门宽为173m、数据率为500k Hz的高精度机载宽幅测绘,在3000m和5800m的飞行高度下,测距均方根误差分别可以达到0.11m和0.16m,对面积为30km2的平原区域进行测绘所需的探测时间为2分13秒,相比于传统的推帚式扫描体制测绘效率提高了近10倍。
欧健[9]（2013）在《机载火控雷达典型工作模式功率管理建模研究》文中研究表明现代机载武器性能的提升和战场环境的复杂化,对机载火控雷达的要求越来越高。为使战机具有“先敌发现,先敌攻击,先敌摧毁”的能力以夺取战场制空权,机载火控雷达在过去的几十年里发展迅猛,如今已成为现代空军执行空战任务、取得制空权的过程中不可或缺的重要装备。有源相控阵等先进技术的应用使得机载火控雷达功能扩展、性能提升,但也加剧耗费了有限的雷达资源。因此,研究如何实现雷达资源的最佳调度管理,如何合理地兼顾多任务和数据率要求以发挥出雷达最大的整体效能,就显得至关重要。本文以现有的相控阵雷达资源管理方法和模型为立足点,以机载火控雷达独特的工作模式管理和功率管理技术为着眼点,结合实战应用,从技术、战术两个角度,深入分析了工作模式管理和功率管理的基本原理,进而从理论层面提出了相应的资源管理方法,从工程应用层面建立了相对完善的仿真模型,并针对典型战情进行仿真验证。全文主要内容共分为四个部分:首先,阐述了课题研究的背景和意义,从工作模式管理、功率管理和机载雷达仿真技术三个方面分别介绍了相关问题的研究现状,并对全文的主要工作和结构安排进行概括性说明。其次,研究了机载火控雷达工作模式管理方法并建模。首先根据信号样式,对三种重频模式下搜索/截获与跟踪的信号处理过程进行建模;然后从作战模式角度,对空-空和空-面两种态势下的典型工作模式进行分析和建模;最后结合战术应用背景,对工作模式的使用策略和典型参数进行建模,从而建立了相对完善的机载火控雷达工作模式管理模型。随后,研究了机载火控雷达功率管理的仿真实现方法并建模。论述了功率管理的基本原理,分析截获形成的“五域”条件,进而给出截获概率的一般表达式,并从雷达体制和目标类型两个角度分析了影响截获概率及功率管理策略的因素。随后重点设计了功率管理的四步实现流程并建立仿真模型,总结出一种可行的机载火控雷达功率管理实现方法。最后,通过对两种战情想定下的功率管理建模仿真,对典型工作模式及其功率管理模型进行仿真研究。将目标类型和雷达体制交叉组合,选取出四种具有代表性的工作模式,分别建立功率管理模型,再根据已建立的工作模式使用策略模型,给出空-空和空-地两种情况下的典型战情想定,并对其全程的功率管理进行仿真。结果表明,本文所提的功率管理实现方法是可行且有效的。本文针对机载火控雷达的工作模式管理和功率管理技术进行了分析和研究,提出了一种机载雷达功率管理实现方法,建立了相对完善的机载火控雷达数学模型和仿真模型,并针对设定的典型场景进行仿真,验证了方法的有效性。本文的研究成果完善了雷达电子战建模仿真的理论体系,为机载火控雷达的发展提供技术储备,并能为相关对抗仿真评估系统提供模型支撑。
钟棉卿[10]（2012）在《机载激光雷达系统初步方案研究》文中研究表明机载激光雷达是近年来比较热门的主动式三维数据采集技术，相比传统测量方法、航空摄影测量技术、微波雷达等具有采集速度快，数据量大，精度高等优点，引起了人们的广泛关注。但目前，国内技术应用严重依赖国外成熟系统产品进口，技术研发相对滞后。本文根据多方调研，对国内生产机载激光雷达系统的可行性和相关技术难点作了大量的研究，并提出了一套初步的设计方案。根据调研，国内IMU/DGPS定位导航产品精度达不到机载雷达系统的使用要求，因此本文的设计思想为采购一整套的进口POS产品来确定飞行平台的位置及姿态，核心内容为主要传感器——机载激光扫描仪的设计。设计系统采用低空遥感平台，飞行高度3001000m，不超过1500m，巡航速度160220km/h，扫描带宽300800m。采用美国Spectra-Physics（理波）公司NavigatorTM系列的一款激光器产品Navigator1064-5作为探测光源，激光波长1064nm，每秒可产生2000050000个数据点，经扩束镜准直后激光发散角0.55mrad。采用交流电机驱动正六面镜旋转扫描方式，使用最大扫描角±30°，视场角30°60°可调。设计扫描频率4560Hz，激光脚点间距小于1m。设置两个探测器，PIN管用于主波探测，APD管用作回波探测，由FPGA完成时间间隔测量。各种传感器获取的信息，包括电机转速、回波强度、其他设备监测信息等也被FPGA数字电路高速采集，通过接口传输给ARM嵌入式系统。ARM是扫描仪的主控制器，通过键盘或上位机获取控制指令，再由FPGA执行具体的测量操作。本文还就集成系统各个组件获取的距离、角度、坐标、姿态等信息进行组合，由极坐标原理得到了激光点云定位模型。并分析了设计系统的理论精度和影响精度的各种因素，最后对系统设计中发现的问题进行总结，分析了国内产品研发滞后的部分原因，肯定了该项技术的产品化前景。
二、地形跟随雷达中的单脉冲测距技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、地形跟随雷达中的单脉冲测距技术（论文提纲范文）
（1）水下光子计数激光雷达关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 激光雷达水下探测研究进展 |
| 1.2.2 光子计数激光雷达原理和研究进展 |
| 1.3 水下光子计数激光雷达关键技术 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第2章 脉冲激光水下传输特性分析与实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水对光的衰减 |
| 2.2.1 水对光的选择性吸收 |
| 2.2.2 水对光的散射 |
| 2.2.3 衰减系数的测量 |
| 2.3 光在水下传播的时间展宽 |
| 2.4 光在水下传播的空间展宽 |
| 2.5 光在水下传播的偏振变化 |
| 2.5.1 线偏振光水下传播的偏振特性 |
| 2.5.2 圆偏振光水下传播的偏振特性 |
| 2.5.3 线偏振光和圆偏振光实验对比与分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 光子计数激光雷达系统设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光发射模块 |
| 3.2.1 激光波长的选择 |
| 3.2.2 发射系统光学设计 |
| 3.3 回波接收模块 |
| 3.4 同轴光路模块 |
| 3.5 扫描模块 |
| 3.6 其他模块 |
| 3.7 整体系统样机 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 水下光子计数激光雷达探测模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光子计数激光雷达探测概率模型 |
| 4.2.1 回波光子速率方程 |
| 4.2.2 目标探测概率 |
| 4.3 水下后向散射噪声和回波信号模型 |
| 4.3.1 水对光的散射 |
| 4.3.2 水下后向散射噪声光子数分布和信号光子数分布 |
| 4.4 水下目标探测概率 |
| 4.5 蒙特卡洛光子模拟方法 |
| 4.6 水下光子计数激光雷达最大作用距离计算 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 水下光子计数激光雷达数据处理 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 水下首信号光子组高效成像方法 |
| 5.2.1 信号和噪声计数的统计特性 |
| 5.2.2 首信号光子组成像方法 |
| 5.2.3 首信号光子组成像仿真 |
| 5.2.4 实验 |
| 5.3 水下光子计数激光雷达距离游走误差校正 |
| 5.3.1 距离游走误差产生的原因 |
| 5.3.2 水下距离游走误差校正方法 |
| 5.3.3 距离游走误差水下校正实验 |
| 5.4 低累加时间光子计数成像方法 |
| 5.4.1 低累加时间的光子计数激光雷达系统 |
| 5.4.2 低累加时间光子计数成像算法 |
| 5.4.3 实验 |
| 5.4.4 适用场景讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 外场水下实验 |
| 6.1 系统装配调试 |
| 6.1.1 水密装配和实验 |
| 6.1.2 电接头定义与装配 |
| 6.1.3 供电线路调整和信号中继 |
| 6.2 系统延时标定和衰减系数测量 |
| 6.3 系统最远工作距离核定 |
| 6.4 水下目标成像 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 论文创新性说明 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）认知航海雷达关键技术研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 英文缩略语 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究的意义 |
| 1.2 认知雷达技术领域国内外的研究现状 |
| 1.2.1 认知雷达的提出和主要热点研究领域 |
| 1.2.2 雷达海杂波特性认知的研究 |
| 1.2.3 认知雷达的环境认知研究 |
| 1.2.4 认知雷达目标检测 |
| 1.2.5 雷达波形设计 |
| 1.2.6 认知雷达的技术实现方法研究 |
| 1.3 本文的主要研究工作 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 2 认知航海雷达结构模型研究 |
| 2.1 传统航海雷达工作特性分析 |
| 2.1.1 雷达信号参数与雷达目标的探测性能 |
| 2.1.2 航海雷达目标探测性能的局限性 |
| 2.2 认知航海雷达的结构模型 |
| 2.2.1 认知航海雷达基本功能需求分析 |
| 2.2.2 认知航海雷达的结构模型 |
| 2.3 认知航海雷达发射信号结构模型 |
| 2.3.1 雷达波形设计的理论依据 |
| 2.3.2 脉内线性调频信号和脉冲压缩处理 |
| 2.3.3 脉内线性调频信号的模糊函数 |
| 2.3.4 认知航海雷达发射信号模型 |
| 2.4 基于波形控制参数的匹配滤波器的实现方法研究 |
| 2.4.1 基带信号恢复 |
| 2.4.2 匹配滤波器时域波形的产生方法研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 认知航海雷达控制执行方法的研究 |
| 3.1 基于目标空间分布的波形参数控制方法 |
| 3.2 基于目标检测性能的波形控制方法 |
| 3.2.1 基于积累平均的雷达杂波的正态逼近 |
| 3.2.2 基于信杂比的信号波形选择控制方法 |
| 3.3 认知航海雷达的感知信息的表示 |
| 3.3.1 工作存储器感知信息内容和表示方法 |
| 3.3.2 感知存储器 |
| 3.4 雷达波形控制流程 |
| 3.4.1 感知探测阶段的工作流程 |
| 3.4.2 认知控制阶段的工作流程 |
| 3.5 模型和认知执行控制流程的有效性实验分析 |
| 3.5.1 认知航海雷达实验条件 |
| 3.5.2 实验结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 雷达环境的感知方法研究 |
| 4.1 认知航海雷达目标感知探测与目标监视区域的关系分析 |
| 4.1.1 基于探测水域特性和安全航行目的感知探测策略的研究 |
| 4.1.2 受陆地和岛屿影响的水域 |
| 4.2 基于雷达图像的岸线感知方法 |
| 4.2.1 雷达图像的平滑处理 |
| 4.2.2 岸线提取 |
| 4.2.3 岸线提取实验 |
| 4.3 基于GM-PHD的目标空间分布感知算法 |
| 4.3.1 GM-PHD多目标跟踪算法 |
| 4.3.2 改进的不依赖于新生目标强度的GM-PHD滤波算法 |
| 4.3.3 仿真实验分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于感知的雷达目标检测方法的研究 |
| 5.1 避免扩展目标对杂波参数估计产生干扰的方法 |
| 5.1.1 距离扩展目标对杂波参数估计的影响分析 |
| 5.1.2 基于AIS信息的保护窗宽度计算方法 |
| 5.2 杂波尖峰干扰的自适应双参量对数压缩处理算法 |
| 5.2.1 单常参数对数处理算法 |
| 5.2.2 常数双参量对数处理算法 |
| 5.2.3 自适应双参量对数处理算法 |
| 5.3 基于发射波形参数的雷达回波信号合并处理 |
| 5.4 综合CFAR处理器 |
| 5.4.1 综合CFAR处理器的检测统计量 |
| 5.4.2 综合CFAR处理器的基本结构设计 |
| 5.4.3 参考窗和保护窗的控制算法 |
| 5.4.4 杂波均匀性的检验与窗口控制 |
| 5.4.5 根据虚警概率确定恒虚警处理门限 |
| 5.4.6 Comp-CFAR处理器的实验分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 论文研究的主要成果总结 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 发射周期与波形参数的关系 |
| 作者简历及攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（3）光子计数激光脉冲探测应用技术研究（论文提纲范文）
| 论文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 光子计数激光脉冲探测核心器件—单光子探测器 |
| 1.2 时间相关单光子符合计数方法 |
| 1.3 激光脉冲探测的应用领域和发展趋势 |
| 1.3.1 远距离激光测距 |
| 1.3.2 激光雷达 |
| 1.3.3 自由空间激光通信 |
| 1.3.4 激光脉冲探测的发展趋势 |
| 1.4 论文的选题意义、创新点 |
| 1.5 论文的主要内容 |
| 第二章 光子计数激光脉冲探测技术 |
| 2.1 盖革模式APD单光子探测技术 |
| 2.1.1 盖革模式APD探测原理 |
| 2.1.2 盖革模式APD驱动电路 |
| 2.1.3 吉赫兹正弦门控InGaAs/InPAPD单光子探测器 |
| 2.1.4 多通道SiAPD单光子探测器 |
| 2.2 光子计数分析方法 |
| 2.2.1 基于TCSPC的多重复频率复用方法 |
| 2.2.2 基于TCSPC的全波形分析方法 |
| 2.2.3 光子数分辨探测方法 |
| 2.3 光子计数的噪声抑制方法 |
| 2.3.1 背景噪声抑制 |
| 2.3.2 饱和噪声抑制 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 光子计数激光脉冲探测在远距离激光测距中的应用 |
| 3.1 激光测距的工作原理 |
| 3.2 多重复频率复用的的脉冲激光测距方案 |
| 3.2.1 激光测距系统的距离模糊 |
| 3.2.2 国内外的模糊距离解决方案 |
| 3.3 光子计数激光测距的实验装置 |
| 3.3.1 550nm激光的优势 |
| 3.3.2 激光器的驱动电路 |
| 3.3.3 光子计数激光测距实验装置 |
| 3.4 上海市11km测距 |
| 3.5 青海湖32km测距 |
| 3.6 机载扫描测距样机 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 光子计数激光脉冲探测在全波形激光雷达中的应用 |
| 4.1 光子计数的全波形激光雷达 |
| 4.2 雷达方程的理论分析 |
| 4.3 计数全波形激光雷达实验 |
| 4.3.1 实验装置图 |
| 4.3.2 实验结果与分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 光子计数激光脉冲探测在自由空间激光通信中的应用 |
| 5.1 自由空间激光通信 |
| 5.2 成码效率的公式推导及数据模拟 |
| 5.3 子计数自由空间激光通信实验 |
| 5.3.1 实验装置图 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间的科研成果 |
| 致谢 |
（4）多载波雷达探测系统的目标距离信息及幅相信息研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 多载波雷达 |
| 1.2.2 雷达探测信息理论 |
| 1.3 论文的主要工作以及创新点 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 第二章 雷达信号处理基础 |
| 2.1 雷达系统与信号处理概述 |
| 2.1.1 雷达的基本功能 |
| 2.1.2 单基雷达系统的基本组成 |
| 2.1.3 雷达信号处理指标 |
| 2.2 雷达系统信号模型 |
| 2.2.1 雷达信号的基本组成 |
| 2.2.2 雷达散射面积 |
| 2.2.3 多径效应 |
| 2.3 匹配滤波器和模糊函数 |
| 2.3.1 匹配滤波器 |
| 2.3.2 模糊函数 |
| 2.4 脉冲雷达数据采样 |
| 2.4.1 单脉冲采样 |
| 2.4.2 多脉冲采样 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多载波雷达探测系统的信息量 |
| 3.1 信息论基础 |
| 3.1.1 熵 |
| 3.1.2 互信息 |
| 3.1.3 信道容量 |
| 3.2 多载波雷达探测系统模型 |
| 3.2.1 OFDM信号 |
| 3.2.2 系统模型 |
| 3.3 目标探测与信息的关系 |
| 3.3.1 目标参量的先验分布 |
| 3.3.2 探测信息 |
| 3.3.3 探测性能评估指标 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 单目标探测系统的距离信息和幅相信息 |
| 4.1 常散射系数模型 |
| 4.1.1 距离信息及克拉美罗界 |
| 4.1.2 相位信息 |
| 4.2 瑞利散射系数模型 |
| 4.2.1 距离信息及克拉美罗界 |
| 4.2.2 幅相信息 |
| 4.3 目标距离的最大似然估计 |
| 4.3.1 最大似然估计 |
| 4.3.2 非整数时延的时频域关系 |
| 4.3.3 频域最大似然距离估计算法 |
| 4.4 仿真结果 |
| 4.4.1 目标参量的概率密度函数图 |
| 4.4.2 距离信息及距离估计的方差 |
| 4.4.3 幅相信息 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 多目标探测系统的距离信息和幅相信息 |
| 5.1 目标间无干扰 |
| 5.1.1 多目标探测系统的距离信息 |
| 5.1.2 多目标探测系统的幅相信息 |
| 5.2 目标间存在干扰 |
| 5.2.1 常散射目标的距离联合信息 |
| 5.2.2 瑞利散射目标的距离联合信息及克拉美罗界 |
| 5.3 距离分辨率 |
| 5.4 仿真结果 |
| 5.4.1 多目标的探测信息量 |
| 5.4.2 两目标的距离联合信息 |
| 5.4.3 距离分辨率 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（5）成像激光雷达接收器模拟前端集成电路与系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文研究内容与创新点 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 脉冲TOF成像激光雷达接收器概述 |
| 2.1 激光雷达方程和测距技术 |
| 2.1.1 激光雷达距离方程 |
| 2.1.2 激光测距技术 |
| 2.2 脉冲TOF成像激光雷达接收器系统结构 |
| 2.2.1 光电检测器 |
| 2.2.2 线性模式APD模拟前端电路系统架构 |
| 2.3 接收器模拟前端关键电路与技术 |
| 2.3.1 跨阻放大器 |
| 2.3.2 高精度时刻鉴别技术 |
| 2.3.3 大动态范围行走误差补偿和校正技术 |
| 2.4 激光雷达接收器主要性能参数 |
| 2.4.1 噪声分析和信噪比 |
| 2.4.2 虚警概率和探测概率 |
| 2.4.3 接收器动态范围 |
| 2.4.4 接收器模拟前端电路带宽 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 66dB线性动态范围激光雷达接收器模拟前端电路 |
| 3.1 模拟前端电路架构 |
| 3.2 电路实现 |
| 3.2.1 自适应增益控制跨阻放大器 |
| 3.2.2 差分电压平移时刻鉴别方法实现 |
| 3.2.3 输出缓冲器 |
| 3.2.4 噪声分析和优化 |
| 3.3 芯片测试结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 4-D成像激光雷达接收器模拟前端电路 |
| 4.1 模拟前端电路架构 |
| 4.2 关键模块电路实现 |
| 4.2.1 可编程双结构跨阻预放大器 |
| 4.2.2 后级放大器和输出缓冲器 |
| 4.2.3 噪声分析 |
| 4.2.4 时刻鉴别电路 |
| 4.3 电路仿真与芯片测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 车载成像激光雷达线阵列接收器前端电路 |
| 5.1 线阵列激光雷达接收器概述 |
| 5.2 线性接收器前端电路架构 |
| 5.3 关键电路实现 |
| 5.3.1 单通道跨阻放大器实现 |
| 5.3.2 高精度窄脉冲峰值保持电路 |
| 5.3.3 APD反向偏置电压前端校正 |
| 5.4 电路仿真和测试结果 |
| 5.4.1 16通道跨阻放大器仿真和测试结果 |
| 5.4.2 峰值检测和保持电路仿真和测试结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）基于单脉冲测角的多径传播建模与测角误差消除研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文工作安排和创新点 |
| 1.3.1 论文工作安排 |
| 1.3.2 论文创新点 |
| 第二章 多径传播及其对接收信号的影响 |
| 2.1 电波传播环境及地物电磁特性描述 |
| 2.1.1 电波传播环境概述 |
| 2.1.2 传播环境地形地貌分类 |
| 2.1.3 传播环境电磁特性 |
| 2.1.4 介电常数测量方法 |
| 2.2 多径传播的机理 |
| 2.3 形成多径的传播模式 |
| 2.3.1 反射传播 |
| 2.3.2 绕射传播 |
| 2.4 多径对接收信号的影响 |
| 2.4.1 接收信号建模 |
| 2.4.2 平面反射接收信号 |
| 2.4.3 平面反射接收信号分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 单脉冲雷达测角原理 |
| 3.1 单脉冲雷达的工作原理 |
| 3.2 单脉冲雷达测角方法 |
| 3.2.1 单脉冲雷达两种基本测角方法 |
| 3.2.2 单脉冲雷达四种常见测角方法 |
| 3.3 多径传播对单脉冲雷达测角影响 |
| 3.3.1 引起测角误差的因素 |
| 3.3.2 多径形成测角误差的区域 |
| 3.3.3 多径导致振幅和差单脉冲雷达测角误差 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 单脉冲雷达测角误差消除方法 |
| 4.1 多径效应引起测角误差的物理本质 |
| 4.2 多径效应对合成和差电压误差的影响 |
| 4.3 和差方向图影响因素 |
| 4.3.1 仿真场景 |
| 4.3.2 仿真分析 |
| 4.4 单脉冲测角误差对消 |
| 4.4.1 几何对消法 |
| 4.4.2 相位对消法 |
| 4.4.3 比幅合成和差电压误差对消法 |
| 4.5 理论仿真及实验佐证 |
| 4.5.1 实验佐证 |
| 4.5.2 数据分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）机载双频激光雷达的点云数据可视化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的背景与研究意义 |
| 1.2 国内外发展研究现状 |
| 1.2.1 LIDAR硬件平台及数据处理 |
| 1.2.2 LIDAR点云数据可视化的软件研究现状 |
| 1.3 论文研究内容及章节安排 |
| 第二章 双频机载激光雷达系统方案设计及数据预处理 |
| 2.1 改进型海陆双频激光雷达扫描模型 |
| 2.2 双频激光雷达光学系统 |
| 2.2.1 176 路1064nm激光线阵推扫光学系统 |
| 2.2.2 532 nm点阵激光扫描光学系统 |
| 2.3 双频激光雷达系统综合控制方案 |
| 2.4 双频激光扫描系统扫描方式分析 |
| 2.5 双频机载激光雷达数据处理平台 |
| 2.5.1 POS系统与测距单元 |
| 2.5.2 计算机软件及其存储设备 |
| 2.5.3 成像设备 |
| 2.6 最大测量距离设定 |
| 2.7 点云高程数据计算 |
| 2.8 LIDAR测量飞行作业航线设定 |
| 2.9 点云数据坐标转换模型实现及检校参数说明 |
| 2.10 双频激光雷达平台点云数据误差分析 |
| 2.11 本章小结 |
| 第三章 双频激光雷达点云数据可视化软件LIDARDATA开发 |
| 3.1 双频激光雷达点云数据自主可视化软件设计 |
| 3.1.1 软件开发平台介绍 |
| 3.1.2 双频激光雷达可视化软件LidarData功能模块设计 |
| 3.2 软件功能初始化设计 |
| 3.3 点云数据单航带与多航带选项设计 |
| 3.3.1 新建单航带点云数据项目 |
| 3.3.2 新建多航带点云数据项目 |
| 3.4 点云数据航带项目数据配置 |
| 3.4.1 单航带项目数据配置 |
| 3.4.1.1 单航带项目数据判断 |
| 3.4.1.2 单航带项目数据录入 |
| 3.4.2 多航带项目数据配置 |
| 3.4.2.1 多航带项目数据判断 |
| 3.4.2.2 多航带项目数据录入 |
| 3.5 点云数据航带配置异常处理 |
| 3.6 手工编辑坐标转换模块验证 |
| 3.7 插值方法改进研究 |
| 3.8 点云数据绘图 |
| 3.8.1 基于OpenGL点云绘图 |
| 3.8.2 转换后点云文件数据判定 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 可视化软件LIDARDATA数据处理实验 |
| 4.1 实验数据点云图像显示 |
| 4.2 多航带间点云数据拼接 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 论文总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 论文展望 |
| 参考文献 |
| 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）条纹阵列探测激光雷达测距精度与三维测绘技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 高精度激光三维测绘的研究进展 |
| 1.2.1 基于单点探测激光雷达的三维测绘 |
| 1.2.2 基于面阵探测激光雷达的三维测绘 |
| 1.2.3 基于凝视成像激光雷达的三维测绘 |
| 1.2.4 基于线阵探测激光雷达的三维测绘 |
| 1.3 激光雷达测距精度的研究现状 |
| 1.4 条纹阵列探测激光雷达的研究现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 条纹阵列探测激光雷达的信号和噪声特征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 条纹阵列探测激光雷达的工作原理 |
| 2.3 探测器的调制传递函数和线扩展函数 |
| 2.4 条纹信号分布函数的理论模型 |
| 2.4.1 激光雷达方程 |
| 2.4.2 无噪声条纹信号的分布函数 |
| 2.5 系统噪声的理论模型 |
| 2.5.1 乘性噪声 |
| 2.5.2 加性噪声 |
| 2.5.3 引入噪声后的信号强度模型 |
| 2.6 系统的工作模式及重要参数 |
| 2.6.1 系统的工作模式 |
| 2.6.2 距离门 |
| 2.6.3 扫描电压 |
| 2.6.4 时隙宽度 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 测距精度的理论模型和实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 测距精度的理论模型 |
| 3.2.1 测距精度的定量描述及误差源分类 |
| 3.2.2 测距误差的传递公式 |
| 3.2.3 乘性噪声引起的误差 |
| 3.2.4 加性噪声引起的误差 |
| 3.2.5 采样误差 |
| 3.3 测距精度的仿真分析 |
| 3.3.1 仿真模型的建立和仿真分析方法 |
| 3.3.2 乘性噪声引起的误差 |
| 3.3.3 加性噪声引起的误差 |
| 3.3.4 采样误差 |
| 3.4 测距精度理论模型的实验验证 |
| 3.4.1 实验系统的建立及关键器件的选择 |
| 3.4.2 条纹宽度对测距精度的影响 |
| 3.4.3 信噪比对测距精度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 测距精度优化方法的理论和实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 最优条纹宽度的理论模型及实验研究 |
| 4.2.1 近饱和成像工作模式下的最优条纹宽度 |
| 4.2.2 恒定发射功率工作模式下的最优条纹宽度 |
| 4.3 距离提取中最优阈值的仿真分析与实验研究 |
| 4.3.1 距离提取中阈值选取对测距精度的影响 |
| 4.3.2 最优阈值在不同工作模式下的经验公式 |
| 4.3.3 最优阈值的实验研究 |
| 4.4 时隙宽度的优化原理与实验研究 |
| 4.4.1 时隙宽度对测距精度影响的仿真分析 |
| 4.4.2 时隙宽度优化的实验研究 |
| 4.5 迭代加权质心算法 |
| 4.5.1 迭代加权质心算法的基本原理 |
| 4.5.2 迭代加权质心算法的蒙特卡洛分析 |
| 4.5.3 迭代加权质心算法在解决边界模糊效应中的应用 |
| 4.5.4 迭代加权质心算法在饱和信号处理中的应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 条纹阵列探测高空机载三维测绘的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机载测绘实验系统的建立 |
| 5.2.1 机载测绘系统的整体结构 |
| 5.2.2 扫帚式扫描体制 |
| 5.2.3 惯性导航系统和距离反演算法 |
| 5.3 机载测绘实验中系统的工作模式及参数选取 |
| 5.3.1 不同飞行高度下系统工作模式的选择 |
| 5.3.2 不同飞行高度下系统关键参数的选取 |
| 5.4 条纹图像的时间轴和方向角定标 |
| 5.4.1 条纹图像的时间轴定标 |
| 5.4.2 水平定位精度估计和方向角定标 |
| 5.5 高空机载三维测绘的实验结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）机载火控雷达典型工作模式功率管理建模研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究内容概述 |
| 1.2.1 机载雷达仿真系统构成 |
| 1.2.2 资源管理模型构成 |
| 1.3 相关问题的研究现状 |
| 1.3.1 工作模式管理研究现状 |
| 1.3.2 功率管理研究现状 |
| 1.3.3 机载雷达仿真研究现状 |
| 1.4 本文主要工作与结构安排 |
| 第二章 工作模式管理分析与建模 |
| 2.1 多重频信号处理分析与建模 |
| 2.1.1 低PRF模式 |
| 2.1.2 中PRF模式 |
| 2.1.3 高PRF模式 |
| 2.2 对空目标工作模式分析与建模 |
| 2.2.1 边扫描边跟踪（TWS）模式 |
| 2.2.2 搜索加跟踪（TAS）模式 |
| 2.2.3 单目标跟踪（STT）模式 |
| 2.3 对面目标工作模式分析与建模 |
| 2.3.1 地面动目标显示（GMTI）模式 |
| 2.3.2 海情I（S1）模式 |
| 2.4 工作模式使用策略分析与建模 |
| 2.4.1 飞行任务想定建模 |
| 2.4.2 工作模式切换规则建模 |
| 2.5 典型工作模式下信号参数建模 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 功率管理实现方法研究与建模 |
| 3.1 功率管理基本原理 |
| 3.1.1 截获形成条件 |
| 3.1.2 截获因子 |
| 3.1.3 功率管理策略 |
| 3.2 功率管理要素分析 |
| 3.2.1 影响参数分析 |
| 3.2.2 雷达体制 |
| 3.2.3 目标类型 |
| 3.3 功率管理实现流程建模 |
| 3.3.1 划定参数范围 |
| 3.3.2 计算高综合信噪比条件 |
| 3.3.3 计算低截获概率条件 |
| 3.3.4 参数选择策略 |
| 3.4 仿真结果与结论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 典型工作模式及其功率管理建模与仿真 |
| 4.1 典型工作模式功率管理建模 |
| 4.1.1 地形跟随模式 |
| 4.1.2 地图测绘模式 |
| 4.1.3 对空上视跟踪模式 |
| 4.1.4 对空下视跟踪模式 |
| 4.2 典型战情仿真想定建模 |
| 4.2.1 空-地作战场景建模 |
| 4.2.2 空-空作战场景建模 |
| 4.3 仿真结果与结论 |
| 4.3.1 空-地战情功率管理仿真 |
| 4.3.2 空-空战情功率管理仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结束语 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 创新点总结 |
| 5.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）机载激光雷达系统初步方案研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 技术背景介绍 |
| 1.1.2 技术特点及应用 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与章节安排 |
| 1.4 小结 |
| 2 机载激光雷达技术基础 |
| 2.1 机载激光雷达系统基本工作原理 |
| 2.1.1 机载激光雷达电磁波测距原理 |
| 2.1.2 机载激光扫描仪扫描方式 |
| 2.1.3 POS 定位定姿系统 |
| 2.2 机载激光雷达系统性能评价 |
| 2.2.1 相关技术参数 |
| 2.2.2 相关使用性能参数及其影响因素 |
| 2.3 激光使用安全 |
| 2.3.1 激光对人体的危害 |
| 2.3.2 激光使用安全标准 |
| 2.3.3 机载激光雷达系统用激光器使用安全 |
| 2.4 小结 |
| 3 机载激光雷达系统方案初步参数确定 |
| 3.1 遥感平台——飞行器 |
| 3.2 地理空间产品基本要求 |
| 3.3 关键部件产品市场调研 |
| 3.3.1 激光测距传感器调研 |
| 3.3.2 GPS 调研 |
| 3.3.3 IMU 调研 |
| 3.3.4 集成 POS—定位定姿系统调研 |
| 3.4 激光产品使用安全规则 |
| 3.4.1 重复脉冲照射规则 |
| 3.4.2 最大允许辐照量 MPE 规定 |
| 3.4.3 标称眼危害距离 NOHD 计算 |
| 3.5 拟制系统基本参数初步确定 |
| 3.6 小结 |
| 4 机载激光扫描仪初步设计 |
| 4.1 总体设计 |
| 4.2 系统光路设计 |
| 4.3 激光发射系统 |
| 4.3.1 激光器与激光驱动的选型 |
| 4.3.2 扩束镜的选择 |
| 4.3.3 激光产品使用安全讨论 |
| 4.4 扫描系统 |
| 4.4.1 扫描镜的设计 |
| 4.4.2 驱动电机选型 |
| 4.4.3 角度编码器要求 |
| 4.5 主波探测系统 |
| 4.5.1 PIN 管及前置放大器的选择 |
| 4.5.2 调理电路 |
| 4.6 回波探测系统 |
| 4.6.1 接收光学系统设计 |
| 4.6.2 APD 雪崩二极管与前置放大器的选择 |
| 4.6.3 信号调理电路与高速采样 A/D |
| 4.7 FPGA 数据采集控制电路 |
| 4.7.1 时间间隔测量 |
| 4.7.2 高速数据采集 |
| 4.7.3 控制指令执行 |
| 4.8 嵌入式系统 |
| 4.8.1 嵌入式系统硬件 |
| 4.8.2 嵌入式系统软件 |
| 4.9 小结 |
| 5 点位坐标计算 |
| 5.1 激光点云坐标获取的原理 |
| 5.1.1 机载激光雷达各部件获取的基础数据 |
| 5.1.2 极坐标定位原理 |
| 5.2 激光点云三维空间坐标定位模型的建立 |
| 5.2.1 基础数据分析 |
| 5.2.2. 空间矢量几何关系的确定 |
| 5.2.3. 定位模型建立 |
| 5.3 模拟实验 |
| 5.4 小结 |
| 6 激光雷达系统对地观测的误差分析 |
| 6.1 系统理论精度估计 |
| 6.2 系统误差分析及改进方法 |
| 6.2.1 GPS 定位误差 |
| 6.2.2 激光测距误差 |
| 6.2.3 瞬时扫描角误差 |
| 6.2.4 姿态角测量误差 |
| 6.2.5 系统安置误差 |
| 6.2.6 其他误差源 |
| 6.3 系统校正 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
四、地形跟随雷达中的单脉冲测距技术（论文参考文献）
- [1]水下光子计数激光雷达关键技术研究[D]. 华康健. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021(08)
- [2]认知航海雷达关键技术研究[D]. 柳毅. 大连海事大学, 2020(01)
- [3]光子计数激光脉冲探测应用技术研究[D]. 杜秉乘. 华东师范大学, 2019(09)
- [4]多载波雷达探测系统的目标距离信息及幅相信息研究[D]. 陈月. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [5]成像激光雷达接收器模拟前端集成电路与系统研究[D]. 郑浩. 西安电子科技大学, 2018(07)
- [6]基于单脉冲测角的多径传播建模与测角误差消除研究[D]. 刘青. 西安电子科技大学, 2018(02)
- [7]机载双频激光雷达的点云数据可视化研究[D]. 王晨曦. 桂林理工大学, 2017(06)
- [8]条纹阵列探测激光雷达测距精度与三维测绘技术研究[D]. 叶光超. 哈尔滨工业大学, 2016(01)
- [9]机载火控雷达典型工作模式功率管理建模研究[D]. 欧健. 国防科学技术大学, 2013(03)
- [10]机载激光雷达系统初步方案研究[D]. 钟棉卿. 西安科技大学, 2012(03)