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  • 激光雷達的原理介紹

    來源:未知 日期:2021-07-02 作者:zqdl   

    激光雷達(英文:Laser Radar),是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。其工作原理是向目標發射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數,從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別。它由激光發射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統等組成,激光器將電脈沖變成光脈沖發射出去,光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖,送到顯示器。
    激光雷達的原理:
    由激光器發射出的脈沖激光由空中入射到地面上,打到樹木上,道路上,橋梁上,房子上,引起散射。一部分光波會經過反射返回到到激光雷達的接收器中。接收器通常是一個光電倍增管或一個光電管,它將光信號轉變為電信號,記錄下來。同時由所配備的計時器記錄下來同一個脈沖光信號由發射到被接收的時間T。于是,就能夠得到由飛機上的的激光雷達到地面上的目標物的距離R為: R = CT/2。這里C代表光速,是一個常數,即C=300,000公里/秒。激光雷達每一個脈沖激光的大距離分辨率(maximum range resolution)也可由以下公式給出:<br/>⊿R = C/2·(tL+tN+tW) 這里,tL代表激光脈沖的長度,tN代表接收器電子器件的時間常數,tW代表激光與目標物體的碰撞時間常數。對于一個Q-開關的Nd:YAG激光器,它的脈沖常數是10納秒,接收器電子器件的時間常數stN一般是50納秒到200納秒,激光與目標物體的碰撞時間常數tW較小,一般忽略不計。因此,距離分辨率⊿R一般在7.5米到30米。
    激光雷達由發射系統、接收系統 、信息處理三部分組成:激光器將電脈沖變成光脈沖發射出去,光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖,然后經過一系列算法來得出目標位置(距離和角度)、運動狀態(速度、振動和姿態)和形狀,可以探測、識別、分辨和跟蹤目標。
    激光雷達也分很多類別。從調制出發,目前主要有直接探測激光雷達和相干探測激光雷達?,F在常見的,包括自動駕駛、機器人、測繪所用的,基本上屬于直接探測激光雷達。比較特殊的,比如測風、測速之類的雷達,則一般采用的是相干調制。

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