1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京理工大学长三角研究院（嘉兴），浙江 嘉兴 314003
3 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
激光雷达三维成像相比二维成像具有信息丰富、主动性好、抗干扰能力强等优势，已广泛应用于遥感侦察、无人驾驶、航空航天等多领域。近年来，激光雷达三维成像发展迅速，一方面，以APD阵列器件为典型核心器件的制造能力增强，激光雷达的成像效率得到明显提升；另一方面，随着三维成像方法（扫描/非扫描）的不断改进，其综合性能也得到突飞猛进的发展。通过总结现有激光雷达三维成像的研究现状，讨论现阶段其面临的问题与解决方法，为推进激光雷达应用提供支撑。
激光雷达 三维成像 扫描 非扫描 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211003
西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
使用单模光纤与空芯熔石英光纤制作了一种高灵敏度的光纤法布里-珀罗(F-P)微腔应变传感器,并采用非扫描相关解调技术实现了这种应变传感器的解调。该传感器由两段垂直切割的单模熔石英光纤穿入一段空芯熔石英光纤制成,其腔长为微米量级。将单模熔石英光纤固定于空芯熔石英光纤两端,实现了光纤F-P微腔应变传感器腔长-应变灵敏度的增敏效果。根据其腔长变化范围采用非扫描相关解调技术进行解调,对于初始腔长为30.129 μm,空芯熔石英光纤长度为40 mm的光纤F-P微腔应变传感器,腔长-应变变化灵敏度达到了14.08 nm/με,线性度可达99.7%。
光纤光学 应变 光纤传感器 法布里-珀罗腔 非扫描相关解调 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170630
西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
为提高复合式光纤法布里-珀罗传感器的相关解调分辨率,提出了一种基于新型复合式光楔的非扫描相关解调系统。根据所解调复合式光纤法布里-珀罗传感器各腔体光学厚度变化范围,沿线阵CCD像素点排布方向,设计了分段式不同倾角和厚度范围的空气间隙式光楔结构,实现了多个法布里-珀罗腔腔长的复合同步解调。针对基底腔和空气腔腔长分别为600 μm和80 μm的复合式光纤法布里-珀罗传感器,设计了复合式光楔,仿真并分析了其解调性能。结果表明,采用基于复合式光楔的非扫描相关解调方案,可以实现光学厚度差异较大的多法布里-珀罗腔构成的复合式光纤法布里-珀罗传感器的同步高精度解调,腔长解调分辨率优于单光楔解调。
光纤光学 光纤法布里-珀罗传感器 光楔 非扫描相关解调 相关干涉信号 激光与光电子学进展
2019, 56(13): 130603
为了获得目标区域的高精度3-D距离图像, 采用自研带读出电路的雪崩光电二极管(APD)面阵探测器组件, 研制了一台非扫描激光主动成像雷达。雷达采用波长1.064μm脉冲激光泛光照射目标区域, APD面阵探测器组件接收目标漫反射激光回波信号, 经信息处理获得目标区域3-D距离图像, 对典型目标开展了3-D成像实验研究。结果表明, 所研制的非扫描激光主动成像雷达可获得较好的目标区域3-D距离图像, 成像距离达1.2km, 距离分辨率为0.45m, 成像帧频为20Hz。基于APD面阵探测器组件的非扫描激光主动成像雷达技术取得突破。
成像系统 非扫描激光成像雷达 雪崩光电二极管面阵探测器 3维距离图像 imaging system non-scanning imaging lidar avalanche photodiode planar array detector 3-D range image
中国电子科技集团公司第二十七研究所, 河南 郑州 450047
成像激光雷达作为一种主动成像手段, 具有在低照度、复杂背景条件下获取高分辨率远距离景物三维图像的能力, 作为任务载荷应用于无人机系统领域已成为一种必然趋势, 前景十分广阔。对成像激光雷达技术体制进行总结归类并对其国内外研究进展进行了技术分析, 并在此基础上, 结合无人机载环境特点, 针对典型应用场景, 综合考虑成像距离、成像分辨率、成像范围和成像速度(帧频)等多方面因素, 从总体上探讨并提出无人机载成像激光雷达的一般结构形式、典型技术方案选择和平台适应性要求, 以期对相关技术研究和设备研制起到一定参考作用。
无人机载 成像激光雷达 扫描成像 非扫描成像 UAV-borne imaging lidar scanning imaging non-scanning imaging 红外与激光工程
2016, 45(10): 1003002
三维(3D)非扫描激光雷达具有多表面目标距离分辨能力，可以用于对隐藏和伪装目标的识别。为了快速、准确地估计3D非扫描激光雷达多表面目标距离信息，提出了基于期望值最大化（EM）的单像素多表面目标的距离估计算法，通过对系统点扩展函数的参数化，该算法可以同时估计出成像系统点扩展函数和目标的距离信息。仿真实验结果表明，相比于传统的混合高斯匹配算法和维纳空间滤波算法，该算法在系统点扩展函数未知的条件下，可以将目标的距离估计精度分别提升大约70%和40%。
成像系统 三维非扫描 激光雷达 距离估计 盲反卷积
利用白光干涉型光纤法-珀传感器和非扫描式相关解调原理, 设计了一种基于非扫描式相关解调的多通道光纤法珀解调系统并进行了实验研究.利用柱面镜成线性光斑的特性以及2倍焦距成等大倒立像的原理, 建立光纤法-珀非扫描式相关解调的光学模型, 进行了光学特性分析和参量优化；设计了光学系统和硬件解调系统, 制作了基于非扫描式相关解调的多通道光纤-法珀解调仪样机.同时采用巴特沃斯滤波器有效滤除了噪音, 提高了仪器的解调准确度.测试实验表明：当测量范围为10~40 μm, 分辨率为8 nm时, 稳定性可达到7 nm, 能实现对传感器腔长的实时测量, 且测量准确度高、稳定性和一致性好, 能够进行多点探测, 提高了复用能力.
光纤法珀传感 非扫描式 相关解调 多通道 Optic fiber Fabry-Perot sensor Non-scanning Correlation demodulation Multi-channel
光电信息控制和安全技术重点实验室，河北三河 065201
介绍了面阵非扫描型激光主动成像系统的原理、特点及影响其性能和成像距离的因素。对激光主动成像模型、 ICCD探测器性能、灵敏度指标换算和目标识别性能进行了分析计算。依据入射辐照度和探测器辐照度灵敏度，建立了探测距离公式和入射辐照度需大于探测器辐照度灵敏度 2倍的距离估算方法。采用 808 nm波段激光进行的主动成像实验证明了理论分析的有效性。
非扫描 激光主动成像 成像距离 辐照度灵敏度 non-scan laser active imaging detection range irradiance sensitivity ICCD ICCD
哈尔滨工业大学物理系， 黑龙江 哈尔滨 150001
仿真研究有助于增益调制非扫描激光雷达系统设计的优化，并对其构成和成像原理进行分析。建立了增益调制非扫描激光雷达的理论模型，提出一个用于雷达成像的标准目标，根据所建立的理论模型和成像过程，编制了仿真软件，对增益调制非扫描激光雷达系统进行仿真模拟，并与实验结果进行对比。仿真实验结果与实验结果的一致性表明，仿真模型比较贴近实际，有助于增益调制非扫描激光雷达系统的方案设计和参数优化。
激光技术 激光雷达 增益调制 系统仿真 非扫描
