新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真

姜成昊; 杨进华; 张丽娟; 李祥

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新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真

姜成昊, 杨进华, 张丽娟, 李祥

文章导航 > 红外与激光工程 > 2014 > 43(2): 411-416

姜成昊, 杨进华, 张丽娟, 李祥. 新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(2): 411-416.

引用本文:

姜成昊, 杨进华, 张丽娟, 李祥. 新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(2): 411-416.

Jiang Chenghao, Yang Jinhua, Zhang Lijuan, Li Xiang. Schematic design and simulation of new Doppler imaging laser radar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(2): 411-416.

Citation:

Jiang Chenghao, Yang Jinhua, Zhang Lijuan, Li Xiang. Schematic design and simulation of new Doppler imaging laser radar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(2): 411-416.

新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真

1.
长春理工大学光电工程学院,吉林长春 130022

基金项目:

吉林省科技发展计划（201150103）

详细信息

作者简介:
姜成昊（1987- ），男，博士生，主要从事激光雷达、视觉检测技术方面的研究工作。Email：jiangch412@126.com；杨进华（1966- ），男，教授，博士生导师，博士，主要从事视觉检测方面的研究工作。Email：yangjh@cust.edu.cn

姜成昊（1987- ），男，博士生，主要从事激光雷达、视觉检测技术方面的研究工作。Email：jiangch412@126.com；杨进华（1966- ），男，教授，博士生导师，博士，主要从事视觉检测方面的研究工作。Email：yangjh@cust.edu.cn

中图分类号: TN958.98

Schematic design and simulation of new Doppler imaging laser radar

1.
School of Optoelectronic Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China

摘要: 采用相干多普勒测量手段获取目标面型变化信息具有明显的优势。基于激光多普勒效应，设计一套多普勒成像激光雷达实验系统，同时引入APFFT全相位测相处理思路对外差信号进行时频分析，抑制频谱泄露，减小噪声对测量结果的影响，获取高测量精度信号时频曲线。在MATLAB软件simulink交互式仿真集成环境中进行过程仿真，证明其可以实现对扫描空间高分辨率、高精度的成像。实验结果表明：该系统能够较好还原被测目标表面特性，为激光雷达实现对目标高分辨率与高灵敏度成像提出新的解决思路。
- 多普勒成像 /
- 激光雷达 /
- 高分辨雷达 /
- 外差探测
Abstract: The means of coherent Doppler has obvious advantages to obtain the target range change. Based on laser Doppler effect, designed a set of imaging Doppler lidar experimental system. Introduction all phase measurement phase treatment consideration to do time-frequency analysis for heterodyne signal, restraining spectral leakage and reducing the impact of noise on the measurement results, a high measurement accuracy signal frequency curve will be acquired. The process simulation in the simulink interactive simulation integration environment which comes with MATLAB software, to prove it can achieve higher resolution, high precision imaging for scan space. The experimental results show that the system was able to restore the surface of target feature preferably. It plays a promoting role in high-resolution and high-sensitivity imaging of the target for lidar.
- doppler imaging /
- laser radar /
- high-resolution radar /
- optical heterodyne detection

[1]	Chanin M L, Garnier A, Hauchecorne A, et al. A doppler lidar for measuring winds in the middle atmosphere[J], Geophysical Research Letters,1989, 16(1):1273-1276.
[2]
[3]	Yao Jinbin, Wang Mingjun,Wu Zhensen. Design principle of laser range Doppler imaging radar system based on detecting space target[J]. Infrared and Laser Engineering, 2006, 35(4): 445-448. (in Chinese)
[4]
[5]	Meng Zhaohua, Hong Guanglie, Hu Yihua, et al. Research on chirped amplitude modulation coherent lidars[J]. Acta Optica sinica, 2009, 30(8): 2446-2450. (in Chinese)
[6]
[7]
[8]	Bassem R Mahafza, Atef Z Elsherbeni. Matlab Simulations for Radar Systems Design[M]. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2009.
[9]
[10]	Sun Yang, Yuan Shuai, Wu Qian, et al. Laser coherent detection on Micro-Doppler effect of rotational target[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(6): 1054-1058. (in Chinese)
[11]	Zhang Heyong, Peng Shuping, Zhao Shuai, et al. Experimental research of heterodyne velocity measurement for non-cooperative rotatable target[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(3): 784-790. (in Chinese)
[12]
[13]
[14]	Peng Renjun, Wu Jian, Yang Chunping, et al. Synthesizing aperture in optics with interferometric imaging[J]. Acta Optica Sinica, 2004, 22(3): 355-359. (in Chinese)
[15]
[16]	Zhang Xiaoyuan, Hong Xin, He Shunzhong, et al. Study on measurement technique of scattering-surface displacement utilizing laser doppler effect[J]. Chinese Journal of Lasers, 2000, 27(8):751-755. (in Chinese)
[17]	Wang Zhaohua, Huang Xiangdong, Yang Wei. The measuring phase method of all-Phase FFT[J]. World SCI-Tech RD,2007, 29(4): 27-32. (in Chinese)

[1]	徐国权, 李广英, 万建伟, 许可, 董光焰, 程光华, 王兴, 韩文杰, 马燕新. 脉冲调制激光雷达水下成像系统 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210204-1-20210204-8. doi: 10.3788/IRLA20210204
[2]	高丽, 张晓莉, 马菁汀, 姚文秀, 王庆伟, 孙悦, 刘尊龙, 王雅君, 田龙, 郑耀辉. 基于集成量子压缩光源的量子增强多普勒激光雷达（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(3): 20210031-1-20210031-7. doi: 10.3788/IRLA20210031
[3]	郭静菁, 费晓燕, 葛鹏, 周安然, 王磊, 李正琦, 盛磊. 基于全光纤光子计数激光雷达的高分辨率三维成像 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20210162-1-20210162-10. doi: 10.3788/IRLA20210162
[4]	张楠楠, 赵若灿, 孙东松, 韩淤利, 陈冲. 基于瑞利多普勒激光雷达的惯性重力波长期观测研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200351-20200351. doi: 10.3788/IRLA20200351
[5]	张青松, 侯再红, 谢晨波. 户外型探测臭氧和气溶胶激光雷达系统研制 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706008-0706008(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0706008
[6]	董俊发, 刘继桥, 朱小磊, 毕德仓, 竹孝鹏, 陈卫标. 星载高光谱分辨率激光雷达的高光谱探测分光比优化分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 1-6. doi: 10.3788/IRLA201948.S205001
[7]	沈振民, 赵彤, 王云才, 郑永超, 尚卫东, 王冰洁, 李静霞. 混沌脉冲激光雷达水下目标探测 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 406004-0406004(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0406004
[8]	李梓霂, 陈廷娣, 刘恒嘉, 孙东松, 王国成, 唐磊. 瑞利多普勒激光雷达超窄带滤光器的设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1030003-1030003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1030003
[9]	高健, 周安然, 孙东松, 郑俊, 李梓霂, 韩於利. 多普勒激光雷达中种子激光注入的一种鉴别方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 230001-0230001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0230001
[10]	尚震, 谢晨波, 王邦新, 谭敏, 钟志庆, 王珍珠, 刘东, 王英俭. 纯转动拉曼激光雷达探测北京地区近地面大气温度 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1030001-1030001(8). doi: 10.3788/IRLA201764.1030001
[11]	邓潘, 张天舒, 陈卫, 刘洋. 合肥上空中层大气密度和温度的激光雷达探测 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 730003-0730003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0730003
[12]	熊兴隆, 韩永安, 蒋立辉, 陈柏纬, 陈星. 基于速度结构函数的多普勒激光雷达低空湍流预警算法 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1030005-1030005(7). doi: 10.3788/IRLA201768.1030005
[13]	孙贤明, 万隆, 王海华. 激光雷达探测水云退偏振比的敏感性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 906001-0906001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0906001
[14]	邓潘, 张天舒, 陈卫, 刘建国, 刘洋. 大气探测激光雷达噪声比例因子及信噪比的估算 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 81-86. doi: 10.3788/IRLA201645.S130003
[15]	吕炜煜, 苑克娥, 魏旭, 刘李辉, 王邦新, 吴德成, 胡顺星, 王建国, 马振富. 对流层气溶胶和水汽的车载激光雷达系统的探测 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 330001-0330001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0330001
[16]	蒋立辉, 闫妍, 熊兴隆, 陈柏纬, 陈星, 章典. 基于斜坡检测的多普勒激光雷达低空风切变预警算法 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 106001-0106001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0106001
[17]	张艳, 陈涌, 周鼎富, 侯天晋. 锐化函数对合成孔径激光雷达成像图像的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2588-2592.
[18]	唐磊, 吴海滨, 孙东松, 舒志峰. 瑞利散射多普勒测风激光雷达系统误差分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3570-3576.
[19]	杨成华, 张勇, 赵远. 基于点阵照明的APD阵列外差激光雷达外差效率的提高 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3269-3275.
[20]	张艳, 史晓丁, 陈涌, 赵彬, 周鼎富, 侯天晋. 基于外差探测的合成孔径激光雷达成像模拟 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2027-2031.

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新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真

1. 长春理工大学光电工程学院,吉林长春 130022

作者简介:
姜成昊（1987- ），男，博士生，主要从事激光雷达、视觉检测技术方面的研究工作。Email：jiangch412@126.com；杨进华（1966- ），男，教授，博士生导师，博士，主要从事视觉检测方面的研究工作。Email：yangjh@cust.edu.cn

姜成昊（1987- ），男，博士生，主要从事激光雷达、视觉检测技术方面的研究工作。Email：jiangch412@126.com；杨进华（1966- ），男，教授，博士生导师，博士，主要从事视觉检测方面的研究工作。Email：yangjh@cust.edu.cn

收稿日期: 2013-06-10
修回日期: 2013-07-25
刊出日期: 2014-02-25

基金项目:

吉林省科技发展计划（201150103）

中图分类号: TN958.98

关键词:

摘要: 采用相干多普勒测量手段获取目标面型变化信息具有明显的优势。基于激光多普勒效应，设计一套多普勒成像激光雷达实验系统，同时引入APFFT全相位测相处理思路对外差信号进行时频分析，抑制频谱泄露，减小噪声对测量结果的影响，获取高测量精度信号时频曲线。在MATLAB软件simulink交互式仿真集成环境中进行过程仿真，证明其可以实现对扫描空间高分辨率、高精度的成像。实验结果表明：该系统能够较好还原被测目标表面特性，为激光雷达实现对目标高分辨率与高灵敏度成像提出新的解决思路。