学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

Gm-APD激光雷达脉冲累积探测性能的研究

作　者: 徐璐
导　师: 张宇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学
关键词: Gm-APD 死时间 脉冲累积 探测性能 激光雷达
分类号: TN958.98
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 33次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着科技的发展，激光雷达在军事、天文、工业等诸多领域均有广泛应用，已成为高科技领域的研究重点之一。Gm-APD(Geiger-Mode of AvalanchePhotodiodes)具有单光子灵敏度，因此其在高精度、远距离的弱信号探测中具有很大的优势。基于Gm-APD阵列的三维成像激光雷达近十年来发展十分迅速。本文主要研究脉冲飞行时间测距体制Gm-APD激光雷达多次累积探测的探测概率、虚警概率和测距精度，提出几种提高激光雷达探测性能的方法。首先，本文介绍了Gm-APD激光雷达的国内外研究现状，明确了本文的研究内容。介绍了Gm-APD探测的基本原理，Gm-APD的探测模型，采用分立区间和泊松统计理论对雪崩概率进行分析，给出了本文中的脉冲飞行时间测距体制激光雷达系统的结构图和工作过程。其次，本文分别研究了长死时间和短死时间情况下，Gm-APD激光雷达脉冲累积探测的最值法和半阈值法的探测性能。研究了长死时间情况下，脉冲累积探测最值法的探测概率和虚警概率，分析累积次数、信号强度、距离选通门开启时刻对系统的探测概率和虚警概率的影响。分别研究了长死时间和短死时间情况下，脉冲累积探测半阈值法的探测概率、虚警概率和测距精度，分析了累积次数和衰减片透过率对探测性能的影响，发现分别存在某个最佳的衰减片透过率的范围，能够使激光雷达的探测性能达到最佳。长死时间情况下，将衰减片透过率控制在0.33~0.20之间，探测距离1.5km时，探测概率能提高1倍，测距精度可以从m量级提高到cm量级。短死时间情况下，将衰减片透过率控制在0.43~0.20之间，探测距离1.5km时，探测概率能提高25%，测距精度可以从m量级提高到cm量级。之后，还研究了死时间对探测性能的影响。最后，本文利用MATLAB构造了几个存在梯次感的平行板目标模型，并对其进行32×32元Gm-APD阵列激光雷达的成像仿真来验证本文的结论。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
    1.1.1 课题背景  9
    1.1.2 研究目的  9-10
    1.1.3 研究意义  10
  1.2 国内外的研究现状及分析  10-15
    1.2.1 国外Gm-APD探测器及激光雷达系统的发展  10-14
    1.2.2 国外Gm-APD的探测统计理论的发展  14
    1.2.3 国内Gm-APD激光雷达发展现状  14-15
  1.3 本文的主要研究内容  15-16
第2章 Gm-APD探测的基本原理  16-26
  2.1 Gm-APD的概念及其优缺点  16-18
    2.1.1 Gm-APD的概念  16-17
    2.1.2 Gm-APD作为激光雷达探测器的优缺点  17-18
  2.2 Gm-APD的驱动抑制技术  18-20
    2.2.1 被动抑制电路  18-19
    2.2.2 主动抑制电路  19
    2.2.3 门控电路  19-20
  2.3 Gm-APD的模型  20
  2.4 光子探测雪崩概率的泊松统计分析  20-23
  2.5 Gm-APD激光雷达系统  23-25
  2.6 本章小结  25-26
第3章 长死时间情况下Gm-APD探测性能的研究  26-36
  3.1 累积探测最值法探测性能的研究  26-31
    3.1.1 PD和PFA的推导  26-29
    3.1.2 数值计算分析和比较  29-31
  3.2 累积探测半阈值法探测性能的研究  31-35
    3.2.1 PD、PFA和测距精度的推导  31-33
    3.2.2 衰减片对提高探测性能的影响  33-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章 短死时间情况下Gm-APD探测性能的研究  36-43
  4.1 PD、PFA和测距精度的推导  36-39
  4.2 衰减片对探测性能的影响  39-41
  4.3 死时间对探测性能的影响  41-42
  4.4 本章小结  42-43
第5章 Gm-APD阵列激光雷达成像仿真  43-48
  5.1 系统的仿真参数  43-44
  5.2 长死时间情况下的成像仿真  44-45
  5.3 短死时间情况下的成像仿真  45-46
  5.4 本章小结  46-48
结论  48-50
参考文献  50-54
攻读硕士学位期间发表的论文  54-56
致谢  56

相似论文

  1. 机载激光雷达测量系统及点云数据快速处理技术,TN959.73
  2. 基于LiDAR点云与CCD影像的建筑物特征提取,P225.2
  3. 高分辨率三维激光雷达成像技术研究,TN958.98
  4. 测量甲烷浓度的红外激光雷达建模仿真研究,TN958.98
  5. 基于姿态角改正的机载激光雷达条带平差方法研究,P225.1
  6. 飞机水平测量中的数字化应用,V247.5
  7. 基于激光雷达的三维目标检测,TN958.98
  8. 基于三维激光雷达的运动目标实时检测与跟踪,TN957.52
  9. 毫米波微波光子链路性能分析与优化,TN929.1
  10. 凝视成像激光雷达系统的动态特性研究,TN958.98
  11. 基于激光吸收光谱学的气体浓度测量,O433.51
  12. 应用适应性小动物PET系统计数性能的测量与分析,R318.0
  13. 大型运载车平台自主定位关键技术研究,TH22
  14. 小型机载三维成像激光雷达系统的关键技术研究,TN958.98
  15. 一维脉冲激光雷达回波信号发生器的设计,TN958.98
  16. 复杂地形对雷达探测性能影响研究,TN974
  17. 用于成像激光雷达的线扫描振镜关键技术研究,TN958.98
  18. 用于成像激光雷达的转镜扫描关键技术研究,TN958.98
  19. 智能移动机器人地图描述和导航方法研究,TP242.6
  20. CORS在机载LiDAR航测中的应用研究,P228.4
  21. 国产AOE机载激光雷达飞行作业技术研究,P231

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达：按体制分 > 光学定位雷达、激光雷达
© 2012 www.xueweilunwen.com