脉冲激光测距仪测距方程和测距性能分析.pdf

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1、激光与光电子学进展995年第3期(总第387期)拼告告`.*幽`去架霎应用与市场雾先举带举举举举举举戒脉冲激光测距仪测距方程和测距性能分析谭显裕(华中精密仪器厂,湖北枝城443304)提要采用信噪比分析和计算了脉冲激光测距仪的测距方程、大气性能、测距概率和虚警率以及测距精度等.为系统设计和研究提供依据.关键词脉冲激光测距仪,信噪,测距方程,测距性能比:.YAG和Er:一06卜meo:玻璃以及的等1引言。.四个波段其中069件m的红宝石激光测距军用脉冲激0.,,光测距的测距波长为53仪因发射可见红光极易暴露目标加上对人,.

2、、.、..、.、.;1、阵m069卜m08~085协m106件m154眼极不安全目前已被淘汰而54m的件m、2·7林m、5·3拼m和10.6件m等八个波激光测距仪,目前仅用于单功能目标测距。军,目前主要采用.件m的红宝石,1.,段06906用脉冲激光测距仪的通用性能要求见表,.··。、N,、142〕m的dYAG154m的拉曼频移Nd1[表l军用脉冲激光测距仪通用性能要求d:YAGCOZEr:通用性能和要求红宝石N拉曼频率玻璃:NdYAG。....测距波长(卜m)06943106410591543154激光器类型固体固体气

3、体固体(波长转换)固体激发方式闪光灯闪光灯放电闪光灯闪光灯脉冲能量()J0.01~500.01~100.01~1000.005~0.30.001~0.1脉冲宽度(sn)2~505~2020~1006~1520~30重复频率不致冷<0.1<1100>100)100<10致冷蕊:,::::典型人眼安全等级N极不等级Ib一实际等级等级I~等级I~,.,.NIaIa班a等级安全不安全安全安全安全51一APD51一APD:PvnIGaAs一APDInGaAs一APD探测器类型致冷HgCdTePP或NI

4、或NINEP(nl~2~l2~152~15w)~:收稿日期1997一09一08激光与光电子学进展1998年第3期总(第38期,2脉冲激光测距仪测距原理和来计算目标距离测距公式为3[]R=eT2

5、窄带滤光片时钟放大和光电探测器中止滤波网络信号比较器起始信号距离计数器起始/终止重显信号目标距离信号图1脉冲激光测距仪测距原理框图.22m’);L`测距方程为能见光路上模糊大气的光强长度;本文在常用测距公式的基础上提出用信(m)(cL)为光路上模糊大气的平均浓度与SN刀)Z。噪比(对不同目标进行测距性能分长度的乘积(s/m),..:;221功率析具有以下优点①利于火控系统分析②积分在已知虚警率条件下用SNR计算测距概率;图2示出脉冲激光测距仪对不同目标测。。③在消光比测试中用召NR计算灵敏度测距并计算功率积分的三种典型示

6、例。,(l)图。距方程为闭2()是激光测距仪对坦克测距,;d,。目标比接收器视场大总功率为}·。,·:。·:·`d。一,d。一p。SNR~共7井犷f刀(3)NEI上工exp2(kR+a,:〔一〕式中尸oV为接收器视场立体角(sr);尸为(2)2R;刀。,测距仪总峰值发射功率(w)为激光能量I:sr);夕式中为激光辐射强度(w/为接收。效率sr);N视场内目标所对立体角(EI为接收器,此时SNR距离项按式(2)中l/矿计噪声等效辐照度(w/m”);d。为收发器的微。算sr);分立体角(了为目标的后向反射率(l/,(

7、2)图2(的是激光测距仪对电网测距;,,;sr)为激光脉冲经目标展宽的效率因子,电网分布约等于接收器视场而单根电线远k一’;R为总的大气消光系数(m)为测距仪到,小于接收器视场总功率为;a目标的距离(m)为模糊大气质量消光系Z数(m/g);c为模糊大气的平均浓度(g/激光与光电子学进展998年第3期(总第387期)()接收器视场接收器视场接收器视场铲匕恋兰勃群、丫-叹丈二二户图2脉冲激光测距仪的三种典型测距示例,·。。,··,,巧、巧、坯d。一``“`口(`’式中(7贾万)(牙厄万)(了贾万)分别为全增益工工上,均方背景

8、噪声电流探测器暗电流和前放级,二二式中F口V为接收器水平视场(rad);0和A);;F均方噪声电流(M为探测器增益为,。。0分别为水平角和垂直角(rad)过剩噪声因子;R为探测器响应度(A/w);,:”;。若照射于小目标上的光强不变接收器A为接收物镜有效面积(m)T为接收光视场内学系统透射率;刀,为信号处理效率。总功