增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析

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增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析

靳辰飞, 胡鹏, 张思琦, 刘丽萍, 赵远, 谭立英

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靳辰飞, 胡鹏, 张思琦, 刘丽萍, 赵远, 谭立英. 增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2447-2452.

引用本文:

靳辰飞, 胡鹏, 张思琦, 刘丽萍, 赵远, 谭立英. 增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2447-2452.

Jin Chenfei, Hu Peng, Zhang Siqi, Liu Liping, Zhao Yuan, Tan Liying. Analysis of weak signal processing of gain-modulated laser radar with double thresholds[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8): 2447-2452.

Citation:

Jin Chenfei, Hu Peng, Zhang Siqi, Liu Liping, Zhao Yuan, Tan Liying. Analysis of weak signal processing of gain-modulated laser radar with double thresholds[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8): 2447-2452.

增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析

1.
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;
2.
哈尔滨工业大学物理系,黑龙江哈尔滨 150001

基金项目:

国家自然科学基金（61102147）;中国博士后科学基金（20100481004）;中央高校基本科研业务费专项资金（2011012）

作者简介:
靳辰飞（1979- ），男，副教授，主要从事激光雷达、光电信号检测等方面的研究。Email：jinchenfei@hit.edu.cn

中图分类号: TN938.98

Analysis of weak signal processing of gain-modulated laser radar with double thresholds

1.
National Key Laboratory of Tunable Laser Technology,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;
2.
Department of Physics,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China

摘要: 在远距离弱信号条件下，增益调制激光雷达系统的测距精度受到强背景噪声的严重干扰。为了提高系统的测距精度，从系统基本工作原理出发，对增益图像进行双阈值化处理，得出了测距误差最小的阈值条件；考虑到阈值处理对目标与背景存在错误判断，结合增益调制像的概率分布函数定义了增益像和距离像的错误率函数。选取距离分别为1 930 m和1 940 m的两座建筑物作为目标进行成像实验。实验结果表明：双阈值化处理后，系统的测距偏差减小了58.3%，从而验证了双阈值化处理的可行性。通过对目标与背景实验结果的计算发现，目标距离的错误率存在极小值。
- 激光雷达 /
- 弱信号 /
- 增益调制 /
- 双阈值 /
- 错误概率
Abstract: The characteristics of gain-modulation laser radar images seriously affected by noise in the condition of long distant and weak signal were studied. For the purpose of improving the ranging precision, the processing method with double thresholds was proposed on the basis of the basic principle of the laser radar system. The minimum ranging error equation was obtained from the basic operation principle of gain-modulation laser radar. Considering faulty judgments between target and background with double thresholds processing method, the error probability functions were defined for gain-modulated images and range images. Two buildings at the distance of 1 930 m and 1 940 m were selected as targets for an outdoor experiment. The results show that distance error was reduced by 58.3%; the feasibility of double thresholds processing method was proved. On the other hand, the results show the error probability on double thresholds has a minimum.
- laser radar /
- weak signal /
- gain-modulated /
- double thresholds /
- error probability

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增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析

1. 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;

2. 哈尔滨工业大学物理系,黑龙江哈尔滨 150001

作者简介:
靳辰飞（1979- ），男，副教授，主要从事激光雷达、光电信号检测等方面的研究。Email：jinchenfei@hit.edu.cn

收稿日期: 2013-12-09
修回日期: 2014-01-12
刊出日期: 2014-08-25

基金项目:

国家自然科学基金（61102147）;中国博士后科学基金（20100481004）;中央高校基本科研业务费专项资金（2011012）

中图分类号: TN938.98

关键词:

摘要: 在远距离弱信号条件下，增益调制激光雷达系统的测距精度受到强背景噪声的严重干扰。为了提高系统的测距精度，从系统基本工作原理出发，对增益图像进行双阈值化处理，得出了测距误差最小的阈值条件；考虑到阈值处理对目标与背景存在错误判断，结合增益调制像的概率分布函数定义了增益像和距离像的错误率函数。选取距离分别为1 930 m和1 940 m的两座建筑物作为目标进行成像实验。实验结果表明：双阈值化处理后，系统的测距偏差减小了58.3%，从而验证了双阈值化处理的可行性。通过对目标与背景实验结果的计算发现，目标距离的错误率存在极小值。

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