留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

脉冲激光测距中阈值—峰值双通道时刻鉴别方法

吴钰 周木春 赵琦 李扬彦 吴李勇

吴钰, 周木春, 赵琦, 李扬彦, 吴李勇. 脉冲激光测距中阈值—峰值双通道时刻鉴别方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(6): 606002-0606002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0606002
引用本文: 吴钰, 周木春, 赵琦, 李扬彦, 吴李勇. 脉冲激光测距中阈值—峰值双通道时刻鉴别方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(6): 606002-0606002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0606002
Wu Yu, Zhou Muchun, Zhao Qi, Li Yangyan, Wu Liyong. Threshold-peak dual-channel time discrimination method for pulse laser ranging[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(6): 606002-0606002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0606002
Citation: Wu Yu, Zhou Muchun, Zhao Qi, Li Yangyan, Wu Liyong. Threshold-peak dual-channel time discrimination method for pulse laser ranging[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(6): 606002-0606002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0606002

脉冲激光测距中阈值—峰值双通道时刻鉴别方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0606002
基金项目: 

国家自然科学基金(61675098);中国博士后科学基金(2016M601817);中央高校基本科研业务费专项资金(30920120180101)

详细信息
    作者简介:

    吴钰(1994-),女,硕士生,主要从事激光测距方面的研究。Email:Michelle_wuyu@126.com

  • 中图分类号: TN247

Threshold-peak dual-channel time discrimination method for pulse laser ranging

  • 摘要: 脉冲激光测距系统由于其精度高、抗干扰能力强等优点,广泛应用于激光雷达、激光引信等领域,但是常用的时刻鉴别法存在误差,制约了动态测距精度的提升,主要原因是回波脉冲的衰减和展宽。针对这一问题,提出一种采用恒阈值和峰值双通道的时刻鉴别新方法。该方法通过引入激光发射脉冲的理论方程,建立了回波波形的时域分布模型,可以实现不受到衰减和展宽的影响的准确回波鉴别。在此基础上设计了双通道时刻鉴别的脉冲激光测距系统。实验结果表明,采用双通道时刻鉴别方法可以将近程测距的误差控制在3 cm以内,并可通过多次测量对精度进一步提升,解决了时刻鉴别误差制约测距精度提高的瓶颈问题。
  • [1] Dai Yongjiang. Laser Radar Technology[M]. Beijing:Publishing Pouse of Electronics Industry, 2010:578-596. (in Chinese) 戴永江. 激光雷达技术[M]. 北京:电子工业出版社, 2010:578-596.
    [2] Zhang Xiangjin, Shen Na, Hu Xin, et al. Scattering properties of target surface in the laser short-range detection[J]. Infrared Laser Engineering, 2017, 46(7):0706003. (in Chinese) 张祥金, 沈娜, 胡鑫,等. 激光近程探测中目标表面的散射特性[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(7):0706003.
    [3] Zeng Fei, Gao Shijie, San Xiaogang, et al. Development status and trend of airborne laser communication terminals[J]. Chinese Optics, 2016, 9(1):65-73. (in Chinese) 曾飞, 高世杰, 伞晓刚, 等. 机载激光通信系统发展现状与趋势[J]. 中国光学, 2016, 9(1):65-73.
    [4] Wang Fengjie, Chen Huimin. Simulation of characteristics of cloud and fog echo for pluse laser fuze[J]. Optics and Precision Engineering, 2015, 23(10z):1-7. (in Chinese) 王凤杰, 陈慧敏. 脉冲激光引信云雾回波特性仿真[J]. 光学精密工程, 2015, 23(10z):1-7.
    [5] Huang Minshuang, Liu Xiaochen, Ma Peng. Periodic error compensation of pulsed time-of-flight laser ranging system[J]. Infrared Laser Engineering, 2018, 47(3):0317004. (in Chinese) 黄民双, 刘晓晨, 马鹏. 脉冲飞行时间激光测距系统中周期误差补偿[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(3):0317004.
    [6] Palojarvi P, Ruotsalainen T, Kostamovaara J. A new approach to avoid walk error in pulsed laser rangefinding[C]//IEEE International Symposium on Circuits and Systems. IEEE Xplore, 1999(1):258-261.
    [7] Xiao J, Lopez M, Hu X, et al. A continuous wavelet transform-based modulus maxima approach for the walk error compensation of pulsed time-of-flight laser rangefinders[J]. Optik-International Journal for Light and Electron Optics, 2016, 127(4):1980-1987.
    [8] Chen Ruiqiang, Jiang Yuesong, Pei Zhao. High frequency and high accuracy laser ranging system based on double thresholds leading-edge timing discrimination[J]. Acta Optica Sinica, 2013, 33(9):0912002. (in Chinese) 陈瑞强, 江月松, 裴朝. 基于双阈值前沿时刻鉴别法的高频脉冲激光测距系统[J]. 光学学报, 2013, 33(9):0912002.
    [9] Xu Wei, He Weiji, Chen Qian, et al. Analysis for the influence of time-domain broadening on correlation detection[J]. Infrared Laser Engineering, 2012, 41(4):875-879. (in Chinese) 徐伟, 何伟基, 陈钱, 等.时域展宽特性对相关检测性能的影响分析[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(4):875-879.
    [10] Zhou G, Huang W, Zhou X, et al. A new approach to minimize walk error in pulsed laser rangefinding[C]//IGARSS 2017-2017 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. IEEE, 2017:1708-1711.
    [11] Wang Yongzhi, Sun Chaojun, Duan Cungao, et al. Algorithm research of error compensation for laser ranging based on echo intensity[J]. Guidance Fuse, 2017, 38(3):35-38, 43. (in Chinese) 王永志, 孙超君, 段存高,等. 基于回波强度的激光测距误差补偿算法研究[J]. 制导与引信, 2017, 38(3):35-38, 43.
    [12] Ma Yue, Li Song, Zhou Hui, et al. Effect of system parameters on ranging and pulse width in ocean satellite laser altimeter system[J]. Optics and Precision Engineering, 2013, 21(3):813-820. (in Chinese) 马跃, 李松, 周辉,等. 系统参数对激光测高仪海洋测距和回波脉宽影响[J]. 光学精密工程, 2013, 21(3):813-820.
    [13] Xu Xiaobin, Zhang He, Zhang Xiangjin, et al. Effect of plane target characteristics on ranging distribution for pulse laser detection[J]. Acta Physica Sinica, 2016, 65(21):210601. (in Chinese) 徐孝彬, 张合, 张祥金,等. 脉冲激光探测平面目标特性对测距分布的影响[J]. 物理学报, 2016, 65(21):210601.
    [14] Mu Jiaxing, Cao Jie, Hao Qun, et al. Experimental research on pulsed laser ranging based on differential optical-path[J]. Laser Infrared, 2016, 46(8):934-937. (in Chinese) 穆嘉星, 曹杰, 郝群,等. 基于差分光路的脉冲激光测距实验研究[J]. 激光与红外, 2016, 46(8):934-937.
    [15] Tian Jinrong, Song Yanrong, Wang Li. Error analysis of peak power formula in pulsed lasers[J]. Chinese Optics, 2014, 7(2):253-259. (in Chinese) 田金荣, 宋晏蓉, 王丽. 常用激光峰值功率公式误差分析[J]. 中国光学, 2014, 7(2):253-259.
  • [1] 吴凡, 翟东升, 李祝莲, 汤儒峰, 皮晓宇, 李语强.  激光测距中激光功率实时监测系统设计与实现 . 红外与激光工程, 2023, 52(10): 20230109-1-20230109-7. doi: 10.3788/IRLA20230109
    [2] 张瀚夫, 刘杰, 安其昌, 王建立.  基于旋转扫描的高分辨率光子计数测距方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230112-1-20230112-9. doi: 10.3788/IRLA20230112
    [3] 李鹏飞, 翟东升, 李祝莲, 李语强.  基于摆镜技术提高测距成功概率的方法研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210732-1-20210732-8. doi: 10.3788/IRLA20210732
    [4] 朱建春, 李欣, 朱威.  流动卫星激光测距系统的距离选通实现方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220200-1-20220200-11. doi: 10.3788/IRLA20220200
    [5] 薛梦凡, 彭冬亮, 荣英佼, 申屠晗, 骆吉安, 陈志坤, 刘智惟.  采用实时功率反馈的半导体激光器幅度调制方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 905002-0905002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0905002
    [6] 张楠, 常君磊, 李庆林, 丁世涛, 范俊杰.  双通道离轴遥感相机高稳定性光机结构设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 418005-0418005(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0418005
    [7] 黄蕴涵, 付跃刚, 刘智颖.  入瞳位置前置式双通道全景环带光学系统设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 618001-0618001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0618001
    [8] 刘鸿彬, 李铭, 舒嵘, 胡以华, 黄庚华.  少光子灵敏度精密激光测距方法及验证 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 106001-0106001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0106001
    [9] 黄民双, 刘晓晨, 马鹏.  脉冲飞行时间激光测距系统中周期误差补偿 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 317004-0317004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0317004
    [10] 赵力杰, 周艳宗, 夏海云, 武腾飞, 韩继博.  飞秒激光频率梳测距综述 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1006008-1006008(16). doi: 10.3788/IRLA201847.1006008
    [11] 张忠萍, 程志恩, 张海峰, 邓华荣, 江海.  地基激光测距系统观测空间碎片及其探测能力研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 329001-0329001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0329001
    [12] 郭荣幸, 赵亚飞, 马鹏阁, 陈恩庆.  基于非对称sinc函数拟合的激光测距算法优化 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806008-0806008(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0806008
    [13] 李祝莲, 张海涛, 李语强, 伏红林, 翟东升.  53 cm双筒望远镜高重频空间碎片激光测距系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 729001-0729001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0729001
    [14] 薛莉, 翟东升, 李祝莲, 李语强, 熊耀恒, 李明.  激光测距中APD阵列探测信噪比分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 306001-0306001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0306001
    [15] 李文超, 何家欢, 李志全, 王亚娟, 冯丹丹, 顾而丹.  新型双通道可选择性SPR光纤传感器的研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 322002-0322002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0322002
    [16] 张忠萍, 张海峰, 邓华荣, 程志恩, 李朴, 曹建军, 慎露润.  双望远镜的空间碎片激光测距试验研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 102002-0102002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0102002
    [17] 李英杰, 张俊举, 常本康, 钱芸生, 刘磊.  远距离多波段红外图像融合系统及配准方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 526002-0526002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0526002
    [18] 高崇信, 易涛, 王传珂, 刘慎业, 李廷帅.  用于强激光靶耦合诊断的脉冲天线 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 606007-0606007(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0606007
    [19] 杨芳, 张鑫, 贺岩, 陈卫标.  采用高速伪随机码调制和光子计数技术的光纤激光测距系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3234-3238.
    [20] 王心遥, 张珂殊.  基于欠采样的激光测距数字鉴相方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1330-1337.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  653
  • HTML全文浏览量:  137
  • PDF下载量:  70
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-10
  • 修回日期:  2019-02-20
  • 刊出日期:  2019-06-25

脉冲激光测距中阈值—峰值双通道时刻鉴别方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0606002
    作者简介:

    吴钰(1994-),女,硕士生,主要从事激光测距方面的研究。Email:Michelle_wuyu@126.com

基金项目:

国家自然科学基金(61675098);中国博士后科学基金(2016M601817);中央高校基本科研业务费专项资金(30920120180101)

  • 中图分类号: TN247

摘要: 脉冲激光测距系统由于其精度高、抗干扰能力强等优点,广泛应用于激光雷达、激光引信等领域,但是常用的时刻鉴别法存在误差,制约了动态测距精度的提升,主要原因是回波脉冲的衰减和展宽。针对这一问题,提出一种采用恒阈值和峰值双通道的时刻鉴别新方法。该方法通过引入激光发射脉冲的理论方程,建立了回波波形的时域分布模型,可以实现不受到衰减和展宽的影响的准确回波鉴别。在此基础上设计了双通道时刻鉴别的脉冲激光测距系统。实验结果表明,采用双通道时刻鉴别方法可以将近程测距的误差控制在3 cm以内,并可通过多次测量对精度进一步提升,解决了时刻鉴别误差制约测距精度提高的瓶颈问题。

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回