陣列APD無掃描激光雷達非均勻性的分析與實驗研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展,人類對信息捕獲的要求不斷提高,基于APD陣列光電探測器的陣列無掃描三維成像激光雷達,可以對目標(biāo)的距離-角度-角度信息進行探測,直觀地描繪出目標(biāo)的三維輪廓,使信息的獲取更為快捷、直觀和準(zhǔn)確,目前被廣泛應(yīng)用于軍事偵查制導(dǎo)、醫(yī)療影像、城市規(guī)劃等多種領(lǐng)域。激光雷達的性能參數(shù)決定了其成像的質(zhì)量,而探測精度的均勻性是陣列激光雷達性能參數(shù)的關(guān)鍵指標(biāo),為了提高成像質(zhì)量,文章討論了非均勻性對陣列APD激光雷達系統(tǒng)性能的影響并提出了矯正方案

2、。
　　文章從原理上設(shè)計了陣列APD無掃描激光雷達系統(tǒng),并詳細介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理,分析了陣列APD探測器的噪聲特性。從廣義惠更斯菲涅耳衍射理論出發(fā),闡述了發(fā)射系統(tǒng)中達曼光柵的分光原理,對點陣光束的傳輸特性進行了研究,得出衍射光柵產(chǎn)生的點陣光斑存在盲區(qū)的結(jié)論。
　　從陣列APD探測器的響應(yīng)特性出發(fā),對陣列APD激光雷達探測的均勻性進行了分析。分析表明,陣列APD激光雷達系統(tǒng)的非均勻性主要來自光學(xué)系統(tǒng)和陣列探測器兩個方面。

3、光學(xué)系統(tǒng)使得陣列APD探測器接收到的光照度是非均勻分布的;陣列APD探測器增益存在著不均勻性,直接導(dǎo)致了探測器對回波信號響應(yīng)的不均勻;不同探測器像元不同時刻對回波信號的響應(yīng)存在差別,導(dǎo)致了陣列APD激光雷達時間響應(yīng)的不均勻性。結(jié)合陣列APD的激光雷達方程以及探測器光電響應(yīng)特性,推得非均勻性將導(dǎo)致激光雷達系統(tǒng)強度像的失真。通過研究計時精度和系統(tǒng)信噪比SNR對激光雷達測距精度的影響,得出了陣列激光雷達距離像同樣會受到系統(tǒng)非均勻性影響的結(jié)論。