1 中国地震局地球物理研究所, 北京 100081
2 中国地震局地震研究所 中国地震局地震大地测量重点实验室, 湖北 武汉 430071
为了给立方体卫星星载GPS定轨数据提供检核标准, 并满足高精度测定轨道的应用要求, 通过在10 cm×10 cm×10 cm的标准立方体卫星的每个表面分布3个通光口径为1.0 cm的微小激光反射器, 设计了质量约为108 g、视场角满足360°、测距精度可达厘米级的激光测距合作目标。根据角锥棱镜的二面角误差、反射面面形误差及入射面面形误差所引起的光束附加相位, 分析角锥棱镜在远场的衍射分布特性; 接着, 根据激光合作目标在卫星上的分布方式, 计算激光合作目标的相对有效面积分布; 然后, 利用激光测距方程估算不同轨道高度的立方体卫星激光反射器回波光子数, 并根据卫星质心改正模型估算激光测距精度; 最后, 以皮卫星激光合作目标测距试验为例, 验证了装载在卫星上的1.0 cm微小激光反射器能够反射回足够的激光回波信号。结果表明, 此种分布方式对于运行在250～1 000 km轨道上的立方体卫星能够提供足够的回波信号, 激光测距内精度可达厘米级, 满足立方体卫星对激光测距合作目标质量轻、分布灵活、测距精度高的要求。
激光测距 立方体卫星 激光合作目标 有效反射面积 测距精度 laser ranging CubeSat laser cooperative target effective reflection area range accuracy
哈尔滨工业大学 理学院 物理系，黑龙江 哈尔滨 150001
提出了一种四Gm-APD单次探测的激光雷达系统，该系统采用2×2的光纤阵列同时接收回波脉冲，利用四通道实时比对得到目标的距离信息。计算了该系统探测概率、虚警概率和测距精度，并与传统单Gm-APD四次累积探测激光雷达系统进行相互比较。结果表明，四Gm-APD激光雷达系统不仅能够使探测速度提高到4倍，其探测性能也都明显优于单Gm-APD四次累积探测的激光雷达。探测概率从60.6%提高到了91.6%，虚警概率从1.9%下降到了0.2%，测距精度从1.771 m提高到了0.440 m。最后，分别对两个系统进行了64×64像素的距离像仿真，仿真结果验证了该方法的正确性。
Gm-APD激光雷达 光子计数 探测概率 虚警概率 测距精度 Gm-APD lidar photon counting detection probability false alarm probability range accuracy
湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北 武汉 430223
随着激光测距仪的应用范围越来越广,紧凑型的测距仪需求量也越来越大。研制的高精度紧凑型中远程人眼安全激光测距模组,采用小型灯泵浦人眼安全激光器作为发射激光源,将激光器中的调Q晶体与工作物质键合,并在电气以及光机上做了改进,使得整机尺寸小于150 mm×100 mm×70 mm,重量1 kg。具有多目标测距和距离选通功能。经过外场测试,作用距离大于20 km,测距精度±3 m。该测距模组结构紧凑、测程远、测距精度高,适装于多种光电系统。
激光测距模组 人眼安全激光器 调Q晶体 键合 测距精度 laser rangefinder module eye-safe laser Q-switched crystal bond range accuracy
湖南科技大学 物理与电子科学学院, 湘潭 411201
为了研究基于盖革模式雪崩光电二极管探测器的光子雷达的探测性能与测距精度, 采用数学建模的方法, 从系统原理与探测时序出发, 分析了长死时间、回波脉宽大于时间数字转换器分辨时间情况下目标探测概率的分布; 由统计原理与质心法, 建立了测距精度的理论模型。利用系统设计参量, 分析了回波强度、回波脉宽、噪声和回波位置等参量对探测性能和测距精度的影响。结果表明, 回波越强, 噪声越低, 回波位置越靠前, 目标探测概率越高, 虚警率越低, 探测性能越好; 回波强度和脉宽是影响测距精度的主要因素, 回波强度越强, 脉宽越窄, 测距精度越高。
激光技术 盖革模式 时隙 探测概率 测距精度 laser technique Geiger mode time bin detection probability range accuracy
1 华中科技大学光学与电子信息学院武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
2 湖南科技大学物理与电子科学学院, 湖南 湘潭 411201
测距精度是评价脉冲激光测距系统性能的重要参数之一，对基于盖革模式雪崩光电二极管的光子脉冲外差探测系统的测距精度进行了研究。利用激光外差探测原理和光子计数探测的统计理论，建立了系统测距精度模型。研究了激光回波强度、脉宽、本振光强度、噪声、回波位置与拍频等6个因素对测距精度的影响。研究结果表明，当回波脉冲强度较弱时，这6个因素对测距精度影响很大。当回波信号激发的初始电子数多于4个时，影响测距精度的因素主要是激光回波强度和脉宽。回波越强，脉宽越窄，本振光越强，噪声越低，回波位置越大，拍频越小，测距精度越高。
探测器 外差探测 盖革模式 探测概率 测距精度 中国激光
2013, 40(12): 1208004
通过实验研究了阈噪比(TNR)不变时信噪比(SNR)对激光雷达测距特性的影响，结果表明，信噪比远高于阈噪比时，激光雷达测距数据的离散分布服从正态分布，且随着信噪比的降低，测距数据离散分布逐渐偏离正态分布，呈现上升沿陡下降沿缓的形式；当信噪比接近阈噪比时，测距数据的离散分布又逐渐趋向于正态分布，但此时激光雷达的漏测率迅速增加。在此基础上，采用置信概率68.2%对应置信区间的一半来衡量激光雷达的测距精度，并给出了测距精度计算方法，它能更准确地表征激光雷达测距数据的密集度，具有更好的普适性。
激光技术 激光雷达 测距精度 置信概率 置信区间 信噪比
江苏曙光光电有限责任公司, 江苏 扬州 225009
针对手动跟踪设备激光测距机对空中运动目标距离准测率低而难以建立目标航路的问题, 提出了一种激光轴同步偏转控制技术。用摄像机摄取目标图像, 并由图像处理器求出跟踪误差, 控制测距机中的某些小型零部件偏转, 同步改变激光发射和接收光轴, 有效补偿跟踪误差, 以达到提高距离准测率的目的。详述了激光发射和接收光轴变化的原理和计算方法以及激光发射与接收轴同步偏转控制技术的原理和实现方法, 分析了使用该技术对跟踪仪性能的影响, 介绍了室内台架试验和室外跟踪试验的试验情况, 并由试验结果得出了在手动跟踪设备采用本技术后距离准测率可明显得到提高的结论, 具有较高的应用和推广价值。
同步偏转控制技术 距离准测率 图像处理 跟踪误差 激光发射和接收光轴 激光测距机 伺服系统 sync deflection control technology range accuracy image processing tracking error laser sending and receiving optical-axis laser rangefinder servo system
介绍激光脉冲测距中时间放大技术的原理和实现方法.用设计的电路进行了时间间隔模拟放大测量,测量结果和理论计算基本一致.提出时间放大电路设计中几个关健技术问题的解决方法.实验结果表明,用时间放大方法可在不提高时钟频率的情况下,将测距精度提高至分米或厘米级.
激光测距 时间放大 电路设计 测距精度 laser ranging time amplification circuit design range accuracy
