1 中国航空工业集团公司 洛阳电光设备研究所, 洛阳 471023
2 光电控制技术重点实验室, 洛阳 471009
为了进一步增强机载激光测距机在全温范围内的环境适应性, 分析了温度与探测器模块输出功率信噪比的关系, 推导了最佳倍增因子与温度的方程式, 阐述了温度变化引起倍增因子对最佳雪崩倍增因子偏离的原因。根据雪崩管探测器雪崩击穿电压的线性温度特性, 设计了机载温度范围为-55℃～70℃的基于自然对数法的最佳倍增因子雪崩偏压线性化温控电路,用于补偿因温度变化所引起的倍增因子对最佳雪崩倍增因子的偏离。结果表明, 实测雪崩偏压温控系数为2.29V/℃, 与理论分析值误差仅为4%。该技术用于新型机载激光测距系统中, 获得了良好的试验数据, 满足机载环境的特殊需求。
激光技术 最佳倍增因子 线性化温控 雪崩管 信噪比 激光测距 laser technique optimal multiplication factor linear temperature control avalanche photodiode detector signal-to-noise ratio laser range finding
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
在高速机动目标侦察系统的测距系统中, 当背景随机变化时激光测距系统作用距离应达到数十千米, 根据背景噪声自适应调节工作状态从而达到较高灵敏度和信噪比。针对APD探测器的背景噪声和倍增特性, 开展了自适应偏置控制方法研究; 基于“恒虚警率”控制方法, 设计了激光测距接收前端电路, 分别采用TPG和TPB信号控制电路增益和雪崩倍增因子, 在“静态闭环”状态下测试了自适应特性; 在外场试验中测试了实际测距的“动态闭环”状态, 通过搭建的试验装置, 完成了对远距离目标探测的试验。
光电侦察转塔系统 激光测距 雪崩光电二极管 electro-optical reconnaissance turret system laser range finding avalanche photo diode (APD)
Author Affiliations
Abstract
1 National Key Laboratory of Science and Technology on Tunable laser, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
2 College of Foundation Science, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China
Streak tube imaging lidar (STIL) is an active imaging system that has a high range accuracy with the use of a pulsed laser transmitter and streak tube receiver to produce 3D range images. This work investigates the effect of the time bin size on the range accuracy of STIL systems based on the peak detection algorithm. The numerical simulation indicates that the time bin size has a significant effect on the range accuracy, resulting in a modified analytical estimate of the range error. An indoor experiment with a planar target is carried out to validate the theory that shows the linear relationship between the range error and the time bin size. Finer 3D depth images of a fist model are acquired by using a smaller time bin size and the best range error of 0.003 m is achieved with the optimal time bin size of 0.07 ns.
110.6880 Three-dimensional image acquisition 280.3640 Lidar 150.5670 Range finding 280.4788 Optical sensing and sensors Chinese Optics Letters
2016, 14(2): 021101
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Center for Photonics and Electronics, Department of Precision Instruments, Tsinghua University, Beijing 100084, China
The output amplitude of the differential circuit is studied for differential discrimination in pulsed laser time-of-flight systems. Based on the studies of the probability of detection and the probability of false alarms, the minimum detectable input signal of differential discrimination can be calculated. The results indicate that the differential discrimination detectability of the small signal will be reduced. A combined discrimination is proposed in this Letter to improve the time resolution of the large signal and ensure the probability of detection of the small signal at the same time. A proper value of the circuit parameter is found to balance the time resolutions of the small and large signals.
280.3400 Laser range finder 150.5670 Range finding 280.3640 Lidar 150.6910 Three-dimensional sensing Chinese Optics Letters
2016, 14(6): 062801
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Information Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 College of Biomedical Engineering & Instrument Science, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
As microsatellite technology develops, precise inter-satellite measurement shows its significance in distributed satellite systems. In this Letter, a novel technique is proposed for measuring the inter-satellite distance, which adopts optoelectronic resonance and has a function of self-referencing. Resonance cavities have a high spectral purity and a high oscillation frequency. By utilizing the accumulative amplification principle to convert the measurement of distance to that of the frequency, high accuracy is achieved. In the experiment, this measuring scheme has a large measuring range between 1 and 6 km (can be potentially larger), and the accuracy is better than 1.5 μm. The relative accuracy reaches the level of 10 10.
060.5625 Radio frequency photonics 150.5670 Range finding 120.0120 Instrumentation, measurement, and metrology Chinese Optics Letters
2016, 14(11): 110608
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
针对目前激光测距系统时间测量误差大、测距精度低、测量范围小等缺点, 设计一种基于延迟线插入法的高精度远距离激光测距系统。分析了系统的工作原理, 叙述了系统的硬件设计和软件算法设计, 详细介绍了高精度时间测量单元, 并研制出了高精度远距离激光测距系统。实验结果验证了测距系统的可行性, 系统运行稳定可靠, 有广阔的应用前景。
激光测距 延迟线插入法 时间计量 laser range-finding delay line interpolation method time measure
1 中国电子科技集团公司第二十七研究所, 郑州 450047
2 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
设计并制作了一种新颖的扇面光束半导体激光器模块, 并在模块中集成了高输出电压、高重复频率驱动电路。该模块由多个LD芯片在慢轴方向沿圆弧排列而成, 采用微柱透镜和平凸柱面镜对LD快轴光束进行准直。驱动电路采用DC-DC电路产生高电压、采用门电路延迟法产生驱动电脉冲。实验测试表明: 该模块峰值光功率为1750W, 光脉冲宽度为6ns, 脉冲间隔为20μs, 光束水平发散角为41.2°, 垂直发散角为0.23°; 可以实现大视场空间、低间隔时间光束发射。
激光测距 光束准直 扇形 脉冲驱动 laser range-finding laser collimation fan-shaped pulsed drive
1 空军勤务学院航空弹药系, 江苏 徐州 221000
2 空军沈阳航空装备训练基地, 沈阳 110000
3 驻624厂军事代表室, 哈尔滨 150030
为实现某些对地攻击弹药定高起爆以达到最佳毁伤效果, 提出了一种弹载多元激光探测器测高、测角体制。该体制以窄波束脉冲激光测距为基础, 通过非共面三路激光沿光轴方向测得导弹相对地面距离信息, 计算导弹飞行高度及俯仰角、滚转角。采用多元 Taylor公式讨论了由激光测距误差所导致的高度、俯仰角及滚转角的测量误差, 结果表明其测高测角精度满足某些空面弹药的指标要求。
激光测距 多元探测器 姿态角 误差分析 laser range-finding multi-detecting module attitude angle error analysis
1 东北电力大学 信息工程学院,吉林 吉林 132012
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
3 北京航空航天大学 计算机学院 数字媒体北京市重点实验室，北京 100191
提出了一种多目标跟踪目标态势显示、目标自动告警的雷达告警态势图。通过可见光探测装置来被动地发现目标，获取目标的视频图像和方位信息，采用数字图像处理和模式识别的方法，来计算所跟踪目标的各种图像信息及运动信息，生成目标态势，以实现雷达的部分功能，并结合全景图成像技术，通过雷达告警态势图的方式在显示设备上实时显示、告警。采用数字图像处理技术及目标识别算法进行目标测距，取代光电跟踪系统中较为昂贵的激光测距仪。通过小型舰船实验证明，这种图像测距的方法同样可以取得较为理想的效果，尤其是针对中长距离的目标，系统可以实现较为准确、稳定的跟踪，同时，这种方法有效地降低了系统的成本。
光电系统 目标跟踪 态势 测距 目标识别 photoelectric tracking system target tracking detection range finding image recognition
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室， 天津 300072
针对传统的二次混频式激光测距仪鉴相精度不高，难于消除系统误差等问题，提出了正交混频相位激光测距法，利用成熟的正交调制技术进行激光光强的幅度调制，提高了基于二次混频原理的激光测距仪的鉴相精度，并且通过改变低频信号相位来获得两个相对很小的频差，易于消除系统附加相移，大大简化了二次混频式激光测距仪的硬件设计。详细阐述了基于正交混频相位测距方法的激光测距原型机设计要点。系统原型机设计方案采用了集成度很高的正交调制芯片完成，结构紧凑没有冗余元件。原型机实验精度达到±1.52 mm，在62.5 MHz频点下测相精度达到0.042°，并且可以很方便地通过加入多频调制的方法大大提高测量距离，是采用二次混频法进行相位激光测距的优秀解决方案。
测量 激光测距 正交混频 相位测量 光电混频
