激光成像雷达技术及发展趋势

激光成像雷达技术及发展趋势作者：韩绍坤，HANShao-kun作者单位：北京理工大学,信息科学技术学院光电工程系,北京,100081刊名：光学技术英文刊名：OPTICALTECHNIQUE年，卷(期)：2006，32(z1)被引用次数：3次参考文献(12条)1.PhilGarcia.JohnAnthes.JoeTPierceetCharacterizationofascannerlessladarsystem19932.RichardRichmond.RogerStetmer.HowardBaileyLaserradarfocalplanearrayforthree-dimensionalinwging19963.McManamonPFLaceradardevelopment19984.GaryWKamermanLaserradarsignalstheciviliansector1996(04)5.KnightFKThree-dimensionalImagingUsingaSingleLaserPulse19896.DouglasWRicksHand-heldimaginglaserradar19977.李朴莲三维成像激光雷达技术最新发展与展望2003(01)8.LaserRadarsystemDemonstraton,LaserApplicationsDivision,scienceApplicationsInternationalCorporation[AD-A246,159]19929.MauriceJHalmos.MichaelDJack.JamesFAsbrock3-DflashladaratRaytheon200110.SteinvallO.OlssonH.BolanderGGatedviewingfortargetdetectionandtargetrecognition,inlaserradartechnologyandapplicationsIV199911.RichmondRD.StettnerR.GlessnerJWEye.safelaserradarfocalplanearrayforthree-dimensionalimagingLaserRadarTechnologyandApplicationsV200012.StannBL.Abou-AtffAA.RuffWLineimagingladarusingalaserdiodetransmitterandFMCWradarprinciplesforsubmunitionapplications2000相似文献(10条)1.期刊论文王明军.李应乐.邓蓉.王党朝.WANGMing-jun.LIYing-le.DENGRong.WANGDang-chao激光雷达相干成像原理及其研究的若干问题-装备环境工程2009,6(3)总结了激光雷达相干成像技术研究现状和进展,根据激光相干成像一般原理,针对2种最新激光雷达即距离高分辨多普勒和合成孔径相干成像技术,给出其系统技术框架和成像效果.分析了激光雷达相干成像特点及系统设计所必须解决的技术难点,指出解决问题的方案和注意问题,为我国进一步开展空间、空中和地基平台激光雷达相干成像试验研究和理论仿真奠定预先技术支持.2.会议论文钟志庆.戚福弟.范爱媛.岳古明.兰举生.江庆伍.周军探测氧碘激光大气消光的米散射激光雷达2003本文介绍了一种新型的便携式米散射激光雷达的总体结构及其各部分的功能,分析讨论了这台激光雷达在夜晚与白天探测大气气溶胶消光系数垂直廓线的性能,给出了相应的氧碘激光波长大气气溶胶消光系数垂直廓线.3.学位论文郭亮合成孔径成像激光雷达实验与算法研究2009合成孔径技术源于微波成像，利用雷达平台和目标之间的相对运动实现虚拟孔径的合成，提高空间分辨率的一种方法。合成孔径技术的理论极限分辨率受到波长的限制，但是研究学者对于分辨率的追求是永无止境的。激光相对于普通光源有方向性好，单色性和频率稳定性好，高的空间和时间相干性等优势；相对于微波而言，激光有较短的波长，可以带来较高的分辨率。所以，合成孔径成像激光雷达作为合成孔径技术与激光技术的结合体，将会给人们带来惊人的空间分辨率。合成孔径成像激光雷达作为一个崭新的研究领域，拥有很多的技术难点，如系统设计，成像算法等。br　　本文围绕合成孔径成像激光雷达关键技术问题展开工作，内容涉及合成孔径成像激光雷达关键技术分析、距离向研究、逆合成孔径成像激光雷达室内实验系统设计和处理方法、合成孔径成像激光雷达各种工作模式的成像算法、合成孔径成像激光雷达大气影响分析和可行的室外合成孔径成像激光雷达成像系统设计，通过计算机仿真和实测实验数据对文中所提相关理论和系统进行了验证。本文的具体内容安排如下：br　　1.第一章为绪论，简要回顾合成孔径技术的发展和现状，并对合成孔径成像激光雷达的发展和研究现状进行了简要介绍，介绍了本文的研究工作。br　　2.第二章对合成孔径成像激光雷达基本理论进行概述，并较为详细分析了合成孔径成像激光雷达的关键技术。br　　3.第三章对合成孔径成像激光雷达系统的频率非线性问题和激光信号的接收问题进行了研究，给出了一种时域校正频率非线性的相位补偿方法，可以良好的实现距离压缩，为合成孔径成像激光雷达系统进行二维成像奠定了基础。br　　4.第四章设计出了一套适合合成孔径成像激光雷达室内实现的系统，该系统利用收发分置有效的解决了端面反射对于系统信号接收的影响，并且通过实测数据证实了该系统的有效性，得到了我国第一幅合成孔径成像激光雷达系统的图片。br　　5.第五章从合成孔径成像激光雷达系统回波信号模型出发，对各种工作模式下的成像算法进行了研究，分别给出了适合合成孔径成像激光雷达系统的条带式和聚束式两种工作模式的成像算法，最后通过计算机仿真说明了算法的有效性。在此基础之上，针对合成孔径成像激光雷达系统的特点，研究了大气对合成孔径成像激光雷达系统的影响。通过计算机仿真得到，大气对合成孔径成像激光雷达系统的主要影响就是对方位分辨率的影响。这一结论对以后的合成孔径成像激光雷达系统设计有帮助作用。br　　6.第六章针对合成孔径成像激光雷达受到激光源的制约(即激光调制技术获得大带宽线性调频信号与脉冲重复频率的矛盾)进行了分析，从而设计出一种低脉冲重复频率的合成孔径成像激光雷达成像系统，并分析了由于平台连续运动而引入的多普勒频移影响，并给出了补偿方法，最后给出了适合该系统相应的数据处理方法，通过仿真说明了该系统的可行性。br　　7.第七章对全文工作进行了总结，并对下一步的研究工作提出了建议。4.期刊论文王明军.吴振森.李应乐.邓蓉.董群锋.WANGMing-jun.WUZhen-sen.LIYing-le.DENGRong.DONGQun-feng激光雷达距离高分辨多普勒成像技术研究进展及关键技术-激光与红外2009,39(5)激光雷达距离高分辨多普勒成像技术具有时空域分辨率高,敏感于被识别目标的距离、姿态、运动速度等信息,可实现目标微运动检测,故该项技术已成为国外军用航天领域研究的热点.本文全面地总结了激光距离高分辨和距离多普勒成像技术研究进展,并详细分析了工程应用和理路成像仿真过程中所必须解决的关键问题,指出激光距离高分辨成像的优点和难点,为进一步开展目标激光雷达成像研究奠定预先技术支持.5.期刊论文王向川.饶瑞中.WANGXiang-chuan.RAORui-zhong大气气溶胶和云雾粒子的激光雷达比-中国激光2005,32(10)对探测大气气溶胶和云雾粒子的激光雷达的关键参量激光雷达比问题进行了详细的讨论,利用实际大气气溶胶和云雾粒子的光学特性对0.532μm和1.064μm波长上的激光雷达比进行了计算分析,得到了各种气溶胶粒子组份和典型的集合状态以及云雾粒子的激光雷达比.发现激光雷达比和粒子的物理、光学性质密切相关,不同种类的粒子的激光雷达比有巨大的差异,并且两个波长上激光雷达比的相互关系也不相同,这些结果为激光雷达探测大气气溶胶和云雾粒子提供了依据.6.学位论文黄华兵激光雷达森林结构参数提取——山东徂徕山林场低密度航空激光雷达及地面激光雷达数据应用2008林木结构参数(树高、胸径及冠幅)是森林蓄积量和生物量估算中不可或缺的参数。传统的林木结构参数获取均采用人工测量方法，这不利于获取估算大面积生物量所需的参数。随着激光雷达技术研究的深入和应用领域的拓展，发展基于激光雷达的森林遥感生态测量学研究将有利于提高森林生态参数的快速获取能力。br　　本文通过对试验区航空激光雷达和地面激光雷达的点云数据进行研究，探索激光雷达在森林结构参数测量研究中的关键技术问题，主要研究内容和结论有：br　　1.采用数学形态学滤波算法对航空激光点云数据进行滤波处理，生成数字地形模型(DEM)，与实测GPS点的相关性较高，相关关系为0.98。与其他滤波方法相比，数学形态学滤波算法能够更好地保留微地形特征。br　　2.基于冠层高度模型(CHM)，采用局部最大值滤波算法进行单株树检测并提取树高。提取的树高与实测树高相关关系为0.90，且基于CHM提取的树高相对于实测值大多偏低。br　　3.基于冠层高度模型(CHM)，分别采用回归分析和分水岭分割算法提取树冠，并采用实测数据进行精度验证。两种方法所得的树冠冠幅值与实测值的相关关系分别为0.80和0.82，与树冠冠幅实测值相比，采用回归分析提取的树冠冠幅大多偏低，而基于分水岭分割算法提取的树冠冠幅大多偏高。br　　4.通过引入激光点云的强度信息实现激光点云数据与光学影像的配准。利用SIFT(ScaleInvariantFeatureTransform)算法提取配准所需的特征点，随机选取20个点进行配准精度评价，其均方根误差为0.47。br　　5.在激光点云采样密度不足的情况下，利用面向对象分割算法从光学影像上进行树冠分割，提取冠幅信息。结果表明结合光学影像提取的冠幅值与实测值的相关性增强、差异减小，相关系数增加到0.90。br　　6.提出地面激光雷达快速获取森林三维场景数据的策略，基于ICP(IterativeClosetPoint)算法进行多站数据配准研究。站内、站间的配准精度均值分别为0.32cm和0.38cm，方差分别为0.6cm和0.73cm。br　　7.基于地面激光雷达点云数据提取高精度DEM以及单株树高、胸径的算法研究。提出了树高与胸径自动提取的方法，采用体素内最大值与最小值之差提取树高以及圆拟合方法提取胸径。br　　主要创新点有：br　　1.提出利用渐变的结构元素滤除不同的地物类型，以两次结果单元操作的差值为判断条件，引入高度阈值差直方图进行高度阈值的设定，对数学形态学滤波方法进行改进。br　　2.提出了激光点云数据与光学影像配准的新策略，引入激光点云的强度信息，通过强度信息模拟生成的影像与光学影像之间的配准来实现激光点云数据和光学影像的配准，并且给出了配准所需控制点的自动提取算法。实现了激光雷达点云数据与光学影像数据的自动配准。br　　3.提出了利用地面激光雷达提取树高与胸径的自动算法。探索了地面激光在森林结构参数测量中的应用方法，主要包括多站点云数据配准方法应用研究，高精度DEM获取研究，以及单株树识别、胸径和树高提取算法研究。7.会议论文王云才.王安帮一种新型的抗干扰高精度混沌激光雷达2007提出并研究了一种新型的具有天然抗干扰能力的、高精度混沌激光雷达.此激光雷达基于光反馈半导体激光器的连续波混沌激光的相关特性探测目标距离.数值分析了混沌状态和相关时间对混沌激光δ线型相关曲线特性的影响,表明高维、频谱平滑的混沌激光是理想的雷达光信号.实验验证了基于光反馈半导体激光器的混沌激光雷达测距及其高抗干扰能力,并获得了与测量距离无关且优于9cm的测量分辨率。8.期刊论文张金业.龚威.黄楚云.李俊.ZHANGJin-ye.GONGWei.HUANGChu-yun.L