扫描型成像激光雷达仿真加速算法.pdf

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1、第41卷第8期中国激光Vo1．41．No．82014年8月CHINESEJOURNALOFLASERSAugust，2014扫描型成像激光雷达仿真加速算法陈骁石志广杨卫平鲁新平(国防科技大学ATR实验室，湖南长沙410073)摘要扫描型成像激光雷达的建模和仿真是激光雷达信号处理和系统设计领域的一项重要研究内容。提出了一种快速成像仿真方法，在不影响仿真精度的同时提高了仿真效率。通过推导像元运动轨迹以及模型面元在像平面上投影的运动轨迹，得到判断像元和面元相交关系的不等式，利用时间剖分和近似处理，求解出像元和面

2、元可能的相交关系，再对可能的相交关系判断是否确实相交，达到降低求交次数的目的。基于该方法，对6种目标进行仿真，算法仿真结果与传统方法得到的结果相同，求交次数与运算时间降低至传统方法的1。关键词激光技术；激光雷达；仿真；快速算法；求交操作中图分类号TN958．98文献标识码Adoi：10．3788／cJL2oi441．08I4002AFastSimulationAlgorithmofScanningLaserRadarChenXiaoShiZhiguangYangWeipingLuXinping(ATRLa

3、boratory，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha，Hunan410073，China)AbstractModelingandsimulationofscan-imaginglaserradarisanimportantresearchcontentinthefieldofsignalprocessingandsystemdesignoflaserradar．Inordertoimprovethesimulationefficiencywitho

4、utaffectingtheaccuracyofthesimulationsimultaneously，anovelfastsimulationalgorithmisproposed．Aninequationthatcanjudgetheintersectionrelationsbetweenthepixelandbinscanbeobtainedbyderivingtheprojectionoftheirtrajectoriesontheimageplane．Thenutilizingthetimesu

5、hdivisionandapproximatetreatmentstojudgethepotentialintersectionrelationsofpixelandbins．Finally，thegoalofreducingthenumberofintersectionoperationscanbeachievedbytestingallthepotentialrelationsandfindingwhichofthemisrealintersection．Theconsequenceofperform

6、ingthenewproposedsimulationalgorithmandthetraditionalalgorithminsimulating6targetsshowsthattheyyieldthesameresult，whereasthenumberofintersectionoperationsofformerisequivalenttoonly1％ofthelatter．Keywordslasertechnique；lidar；simulation；fastalgorithm；interse

7、ctionoperationOCIScodes280．3640；110．6880；200．456O；150．6910；120．58001引言光雷达仿真软件时，要同时考虑仿真的真实度以及仿成像激光雷达可分为扫描型激光雷达l1和凝真效率问题。国内外有大量文献_6对激光雷达的视型激光雷达。扫描型激光雷达存在由于扫描和相工作过程进行了深入分析，理论成熟。运用计算机图对运动带来的图像失真问题，但其具备作用距离远、形学的方法，仿真的效率问题得到了一定程度的解视场大等优点，因此得到了广泛的应用]。开展激决。但是，大部分

8、的计算机图形学的方法[1011]并不光雷达的仿真研究不仅有助于硬件设计人员检验所考虑场景变化对扫描成像的影响。文献[12]研究了机载激光雷达的成像，用光线追踪法计算激光在目标设计激光雷达的性能，而且还可以为从事激光雷达信息处理的研究人员提供数据支持。场景中的投影点，以考察运动对扫描成像的影响，但目前国外已有不少成熟的激光雷达仿真软件_5]，没有对计算速度进行优化。文献[67提出了一种可用国内在此领域也进行了相关的研究l_6-7