基于匹配滤波技术的激光测高仪电子学系统的设计与实现

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1、测控技术与仪器仪表MeasurementControlTechnologyandInstruments基于匹配滤波技术的激光测高仪电子学系统的设计与实现*11112李洋,汤永新,任萍,张建秋,戚俊(1.安徽理工大学，安徽淮南232001；2.中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥230031)摘要：设计了一种基于主动遥感技术的激光测高仪的电子学系统。系统利用匹配滤波技术可自动获得不同目标物回波信号的最佳信噪比并保证了信号的保真度。还设计了一套基于延时线的方法测量距离作为测高系统测量距离的一个备份。实验结果表明，该

2、电子学系统完全实现了测距精度和信号的保真度要求。关键词：光电子学；测高仪；电子学系统；前置放大；匹配滤波；时刻鉴别中图分类号：TN249文献标识码：ADesignandrealizationofelectronicssystemoflaseraltimeter11112LIYang,TANGYongXin,RENPing,ZHANGJianQiu,QIJun(1.AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China；2.AnhuiInstituteofOp

3、ticalandFineMechanics,ChineseAcademyofScience,Hefei230031,China)Abstract:Thedesignandrealizationofelectronicsystemofalaseraltimeterbasedonactiveremotesensingtechnologyisin-troduced.Thematchingfiltertechniqueisusedtoautomaticallyacquirebestsignal-to-noiseratio(S

4、NR)fromdifferenttargetsandtoensurethefidelityofthesignal.Measurementofdistancebasedondelaylinesisusedforthealtimeterasabackupsystem.Theexperimentalresultsshowthattheelectronicsystemhasfullyachievedmeasurementaccuracyandsignalfidelityrequirements.Keywords:optoel

5、ectronics;laseraltimeter;electronicsystem;pre-amplifier;matchingfilters;timediscriminator激光测高技术是利用搭载在卫星上的激光测高仪集和接口控制单元。其中，回波信号采集和调理单元主向地球发射激光脉冲，激光脉冲经过地面或者海面反射要完成激光测高仪信号的光电转换、增益调整及匹配滤后，由测高仪接收返回的激光脉冲回波。回波波形随激波工作，为后继信号的采集处理做好准备。飞行时间鉴光足印内的被测表面特征而发生变化，其中包含被测表别和处理电路用

6、于辅助完成激光测高仪的测距工作，提面的粗糙度、倾斜度和反射率等重要信息。通过处理和供测距值的一个备份。数据采集和接口控制单元实现主分析可以得到地球表面的地壳、地貌、地球植被、海洋形控计算机对测高仪信号的采集、信号增益的控制、激光态和海水参数等信息[1]。激光测高仪不仅要具有普通的输出频率的控制等一系列工作。激光测距机的距离功能，还对回波波形的保真度提出了1回波信号采集和调理单元更高的要求。因此，对测高仪的电子学系统提出了更高回波信号采集和调理单元由雪崩式光电二极管的要求[2]。激光测高仪电子学系统设计总体框图如图1（

7、APD）、前置放大电路、匹配滤波电路以及优先触发通所示。道选择组成,主要实现以最佳信噪比提取激光回波信根据激光测高仪电子学系统中各环节所完成的功号。APD将回波光信号转换为电信号后,经前置放大、匹能，可以把整个电子学系统分成三大部分：回波信号采配滤波等信号调理后，由优先触发选择通道送入主控计集和调理单元、激光飞行时间鉴别和处理单元、数据采算机的高速数据采集单元进行波形采样，记录波形动态信息，便于软件分析波形的宽度和面积特征，最终为提*基金项目：安徽省高校自然科学研究项目（KJ2010B320）《电子技术应用》2010

8、年第6期91测控技术与仪器仪表MeasurementControlTechnologyandInstruments取目标信息提供参数。1．1APD光电探测器激光测高仪选用探测器主要考虑两个重要参数[3-4]，即响应时间和光谱响应度。激光测高仪的发射脉冲宽度决定了对探测器响应时间的要求，通常要求探测器的响应时间要比光脉冲宽度短一个数量级以上；激光