簡介:
激光探測和測距
系統(tǒng)(LIDAR)
;'dw`)~jQ qI<6% ^i 以下四個示例設計演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測和測距系統(tǒng)(LIDAR),具體如下:
ji`N1e,l SZ~Ti|^ 激光脈沖飛行時間測量
Xcicqywe? 相移測距
{.z2n>1J{T 調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)直接檢測測距和調(diào)頻連續(xù)波相干測距
X\hD4r"
#18H
Z4N *4r
1g+0 圖1.使用直接檢測的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
._=Pa)T a|32Pn 1.測距(飛行時間)
Wk'KN o XY1NTo.= 原理簡介
O:RPH{D ,y3o ,gl 使用激光脈沖,飛行時間測距法測量發(fā)射脈沖從發(fā)射裝置行進到目標并返回接收器所花費的時間。 然后計算距離[1]
2;5EH0
%]>c4"H D<#+ R" c是光速。
]OM|Oo 9<WMM) 接收信號
功率是根據(jù)擴展目標
模型確定的,計算如下[2]
[L|H1ll
b'O>&V` .jZmQtc 其中 Pt 是傳輸光功率,D 是接收器孔徑, ρ 目標反射率,

是大氣損耗系數(shù),

是光傳輸系統(tǒng)損耗因子,R 是目標范圍。
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h R(=Lhz6R4 為了可靠地確定到達脈沖的出發(fā)時間,使用恒比定時測量[3]方法(用Cpp組件實現(xiàn))。
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q*Yh_IT.I 5l2Ph4( ]/HSlT= 圖2.測距儀(TofF)布局
AR]y p{NS RhnSQe 應用案例
^P~%^?( y;yXOE_ 下面的示例中,一個高斯脈沖(峰值脈沖時間= 1 us) 傳輸過后從虛擬目標反射(由自由空間信道模型 (擴展目標)定義) ) 。經(jīng)過衰減和延遲后,通過Cpp組件恒比定時測量法檢測和后處理接收到的信號。
&'N{v@Oi) PNd]Xmv) 接收到的脈沖是在抽樣時間6.02e-06秒觸發(fā)的,進而發(fā)現(xiàn)該范圍為751.27 m(與全局
參數(shù)范圍設置為750 m相比較)。 通過改變輸入?yún)?shù)CFTDelay,CFTFraction,CFTNoiseThreshold可以修改恒比鑒別器的靈敏度。
*pk*ijdB
['sj'3cW- 26yv w 圖3.激光測距系統(tǒng)
_$NFeqLww 3@J0-w 2.測距(相移)
.rD@Q{e50 x<"1T
w5e 測量對象/目標的距離的另一種方法是使用相移測距儀。 利用該方法,
光源以特定頻率Rf被調(diào)制并且朝向目標傳送。 然后用PIN光電二極管跟隨外差接收器檢測反射信號。 相移來源于投射光信號 (),并于原始參考信號做對比,以進行測量并用于計算距離 [1]:
8V;@yzIha
9loWh5_1Z d47b&.v8e A$WE:<^ 為了提高該系統(tǒng)的
精度,參考和接收的調(diào)制信號可以與本地振蕩器RLO混合,以將接收的波形變頻到較低的頻率(RLO-Rf)。 然后對這些信號進行帶通濾波(以減少噪聲)并由相位計(使用我們的可編程Cpp組件)進行處理。
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