文章摘要: 激光雷達(英文:Laser Radar),是以發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。其工作原理是向目標發(fā)射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發(fā)射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關信息,如目標距離、
激光雷達(英文:Laser Radar),是以發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。其工作原理是向目標發(fā)射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發(fā)射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù),從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別。它由激光發(fā)射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統(tǒng)等組成,激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去,光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖,送到顯示器。
激光雷達的原理:
由激光器發(fā)射出的脈沖激光由空中入射地面上,打到樹木上,道路上,橋梁上,房子上,引起散射。一部分光波會經(jīng)過反射返回到到激光雷達的接收機器中。接收機器通常是一個光電倍增管或一個光電管,它將光信號轉變?yōu)殡娦盘枺涗浵聛?。同時由所配備的計時器記錄下來同一個脈沖光信號由發(fā)射被接收的時間T。于是,就可以得到由飛機上的的激光雷達到地面上的目標物的距離R為: R = CT/2。這里C代表光速,是一個常數(shù),即C=300,000公里/秒。激光雷達每一個脈沖激光的大距離分辨率(maximum range resolution)也可由以下公式給出:<br/>⊿R = C/2·(tL+tN+tW) 這里,tL代表激光脈沖的長度,tN代表接收機器電子器件的時間常數(shù),tW代表激光與目標物體的碰撞時間常數(shù)。對于一個Q-開關的Nd:YAG激光器,它的脈沖常數(shù)是10納秒,接收機器電子器件的時間常數(shù)stN一般是50納秒到200納秒,激光與目標物體的碰撞時間常數(shù)tW較小,一般忽略不計。因此,距離分辨率⊿R一般在7.5米到30米。
激光雷達由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng) 、信息處理三部分組成:激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去,光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖,然后經(jīng)過一系列算法來得出目標位置(距離和角度)、運動狀態(tài)(速度、振動和姿態(tài))和形狀,可以探測、識別、分辨和跟蹤目標。
激光雷達也分很多類別。從調制出發(fā),目前主要有直接探測激光雷達和相干探測激光雷達?,F(xiàn)在普遍的,包括自動駕駛、機器人、測繪所用的,基本上屬于直接探測激光雷達。比較特殊的,比如測風、測速之類的雷達,則一般采用的是相干調制。
激光雷達的原理介紹
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