《激光雷达成像技术》PPT课件

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1、激光雷达成像技术（3）成像技术要点距离测量技术直接飞行时间“DirectTime-of-Flight(TOF)”连续波振幅调制的相位“Phase-BasedAM-CW”连续波振幅啁啾调制“ChirpedAM-CW“连续波频率啁啾调制“Frequencychirp(FM-CW)”成像方式扫描成像（X-Y扫描、线扫描、MEMS或DMD扫描）FLASH成像（焦平面成像）条纹相机成像距离选通成像相控阵成像合成孔径成像激光雷达常见的性能指标最大辐射功率水平视场“horizontalFieldofView(FOV)”垂直视场“verticalFOV”光源波长“Wavel

2、engthofopticalsource”最远测量距离“Maximumdistancetobemeasured”测量时间/帧频“Measurementtime/framerate”纵向分辨率“depthresolution“角分辨率“angularresolution”测距精度“RangeMeasurementaccuracy”脉冲飞行时间测量法（1）图-1纯脉冲飞行时间物理过程连续波幅度调制相位测量法图-2飞行时间决定相位的物理过程相位差与距离关系模糊距离信噪比与测距精度举例1连续波啁啾幅度调制测量法F-调制深度T-调制周期fif-中频啁啾调制信号与中频

3、信号图示Blockdiagramforanexperimentalsinglechannel(2-D)chirped-AM/cwLADAR连续波频率啁啾调制测量法Frequencychirp(FM-CW)usedintheMetricVisionMV-200coherentLadar.相干激光雷达距离精度外差等效噪声功率heterodynenoiseequivalentpower(NEP)信噪比signal-to-noiseratio(SNR)散焦损耗defocusingloss外差探测信噪比受相干长度影响。对于洛伦兹型光源线宽:考虑散焦和相干长度等因素，其

4、效噪比SNR表示为includingthelossesduetothedefocusingandcoherence,theequationbecomes:啁啾激光雷达1个正弦信号测距精度距离精度rangeaccuracy,TypicalparametersfortheMetricVisionMV-200CLRTheoreticalRangeAccuraciesforDifferentTargetsforthesensorasdescribed扫描成像平行光束扫描会聚光束扫描V—高度H(m)的飞行速度；N=mn—探测器单元数量；dres—探测器面元尺寸脉冲重

5、复频率fr：其中：N(mn)-像素；F-帧频总的扫描时间：其中：tot-总扫描角；tot-光束发散角；Tdwell=1/fr-光束滞留时间飞行时扫描频率：扫描时脉冲积累数：其中：B-天线3dB光束宽度(deg);fr-重频；m-天线每分转数瞄准误差与滞后角效应：其中：-滞后角；d/dt-扫描速率；-往返时间；r-到目标距离；c-光速；n-传播介质平均折射率Model6400MovingCoilCapacitivePositionDetectorOpticalScannerPreliminarySpec'sPE100011PF210012PE2

6、00012PE210012Scanspeed(fastaxis)10kHz21kHz20kHz21kHzScanspeed(slowaxis)1.15kHz1.2kHz1.2kHz1.2kHzMirrorplatesize1.2mmCircular0.9mmCircular1.0mmCircular1.0mmCircularOpticalscanningangle±15o/±12o±15o/±15o±15o/±15o±15o/±15oScantrajectory(fastaxis)sinusoidalsinusoidalsinusoidalsinusoida

7、lScantrajectory(slowaxis)sinusoidalsinusoidalsinusoidalsinusoidalScanjitter<0.1%<0.1%<0.1%<0.1%Reflectivity>80%@450~650nm>80%@450~650nm>80%@450~650nm>80%@450~650nmMirrorflatness

8、10%~85%10%~85%10%~85%10%~8