本文關(guān)鍵詞：激光大足印高速回波信息數(shù)字化提取與驗證技術(shù)

  更多相關(guān)文章： 星載激光高度計 大足印 多目標相對距離 回波模型 波形分解

【摘要】：星載激光高度計系統(tǒng)可用于探測地物的垂直分布情況,對其波形數(shù)據(jù)進行處理是獲得地物特征信息和實現(xiàn)高程測繪的重要手段和發(fā)展趨勢。本文對大足印全波形的波形分解算法和大足印激光雷達地面驗證系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)進行了研究,為星載對地觀測激光高度計的系統(tǒng)設(shè)計和數(shù)據(jù)處理算法的研究提供了重要借鑒。論文首先介紹了國內(nèi)外星載激光高度計和大足印全波形數(shù)據(jù)的研究現(xiàn)狀,然后對全波形數(shù)據(jù)的處理算法和大足印激光雷達地面驗證系統(tǒng)展開了研究。闡述了用于大足印激光雷達波形特征信息提取的高斯模型和波形處理算法的相關(guān)原理,并在此基礎(chǔ)上給出了回波數(shù)學(xué)模型,對具典型地物特性的回波進行模擬和仿真分析研究。而后設(shè)計并搭建了大足印激光雷達地面驗證系統(tǒng),對系統(tǒng)中的恒比定時時刻鑒別、回波信號探測電路、全波形高速采集電路以及基于FPGA的TDC測時等關(guān)鍵技術(shù)進行了研究和相關(guān)功能的驗證。最后,針對星載對地觀測激光高度計大足印回波信號中多目標相對距離信息提取的問題開展了基于高斯分解的激光大足印地面多目標相對距離信息提取試驗,試驗結(jié)果表明所選的高斯分解算法可有效分離回波信號中的多個目標,目標間相對距離偏差小于0.03m,驗證了大足印激光雷達地面驗證系統(tǒng)進行多目標相對距離信息提取的可行性,為后續(xù)目標物的識別和分類研究、飛行試驗策劃提供了理論和設(shè)計基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：星載激光高度計 大足印 多目標相對距離 回波模型 波形分解
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P237
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 緒論10-22
• 1.1. 研究背景及意義10
• 1.2. 國內(nèi)外星載激光高度計的研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1. 國外星載激光高度計的發(fā)展10-12
• 1.2.2. 國內(nèi)星載激光高度計的發(fā)展12-13
• 1.2.3. 典型的星載激光高度計介紹13-17
• 1.3. 大足印激光雷達波形數(shù)據(jù)研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1. GLAS的波形數(shù)據(jù)17-19
• 1.3.2. 大足印全波形激光雷達的應(yīng)用領(lǐng)域19-20
• 1.4. 本文主要研究內(nèi)容20-22
• 2. 大足印激光雷達波形特征信息提取的理論基礎(chǔ)22-36
• 2.1. 全波形數(shù)據(jù)概述22-23
• 2.2. 高斯模型理論23-27
• 2.2.1. 雷達方程23-25
• 2.2.2. 系統(tǒng)波形25-26
• 2.2.3. 高斯散射體26-27
• 2.2.4. 波形校準27
• 2.3. 波形數(shù)據(jù)處理方法27-29
• 2.4. 回波波形分解方法29-32
• 2.4.1. 波形數(shù)據(jù)預(yù)處理30
• 2.4.2. 波形參數(shù)初始化30-31
• 2.4.3. 波形參數(shù)最優(yōu)化31-32
• 2.5. 回波高斯分解流程描述32-36
• 3. 大足印激光雷達回波數(shù)學(xué)模擬與分析36-50
• 3.1. 激光脈沖的作用過程36-38
• 3.2. 回波數(shù)學(xué)模型38-39
• 3.3. 典型地物特性的回波模擬39-50
• 3.3.1. 地形坡度39-41
• 3.3.2. 地物反射率41-42
• 3.3.3. 地物高度42-43
• 3.3.4. 噪聲43-45
• 3.3.5. 波形信號的強度45-47
• 3.3.6. 復(fù)雜地物47-50
• 4. 大足印激光雷達地面驗證系統(tǒng)設(shè)計50-72
• 4.1. 系統(tǒng)原理及總體設(shè)計50-52
• 4.1.1. 系統(tǒng)總體組成50-51
• 4.1.2. 系統(tǒng)主要設(shè)計指標51-52
• 4.2. 恒比定時時刻鑒別52-55
• 4.2.1. 恒比定時原理介紹52-53
• 4.2.2. 恒比定時時刻鑒別誤差分析53-55
• 4.3. 激光回波信號探測55-61
• 4.3.1. APD探測器55-56
• 4.3.2. 跨阻放大電路56-59
• 4.3.3. 壓控放大電路59-60
• 4.3.4. 探測單元驗證60-61
• 4.4. 全波形高速采集電路61-63
• 4.4.1. 全波形采集和波形定位原理61
• 4.4.2. 全波形采集電路及其驗證61-63
• 4.5. 基于FPGA的TDC技術(shù)63-69
• 4.5.1. 基于FPGA的TDC測時原理63-64
• 4.5.2. 基于FPGA的延遲鏈和時鐘設(shè)計64-66
• 4.5.3. 譯碼器結(jié)構(gòu)設(shè)計66-67
• 4.5.4. 延遲校準67
• 4.5.5. 基于FPGA的TDC測時功能驗證67-69
• 4.6. 大足印激光雷達地面驗證系統(tǒng)的實現(xiàn)69-72
• 5. 基于高斯分解的激光大足印相對距離信息提取試驗72-80
• 5.1. 目標相對距離信息提取試驗設(shè)計72-74
• 5.1.1. 地物目標的設(shè)計72-73
• 5.1.2. 探測靈敏度驗證試驗73
• 5.1.3. 收發(fā)同軸光路校準73-74
• 5.2. 地面多目標距離信息提取74-78
• 5.2.1. 模擬信號仿真試驗74-76
• 5.2.2. 地面多目標試驗76-78
• 5.3. 相對距離提取精度影響因素分析78-80
• 5.3.1. 時鐘相位噪聲78
• 5.3.2. 時間測量誤差78
• 5.3.3. 數(shù)字電路抖動引入誤差78-79
• 5.3.4. 主波恒比定時鑒別誤差79-80
• 6. 總結(jié)與展望80-82
• 6.1. 研究總結(jié)80-81
• 6.2. 未來展望81-82
• 參考文獻82-86
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果86

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本文編號：898455