增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析

靳辰飞, 胡鹏, 张思琦, 刘丽萍, 赵远, 谭立英

文章导航 > 红外与激光工程 > 2014 > 43(8): 2447-2452

靳辰飞, 胡鹏, 张思琦, 刘丽萍, 赵远, 谭立英. 增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2447-2452.

引用本文:

靳辰飞, 胡鹏, 张思琦, 刘丽萍, 赵远, 谭立英. 增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2447-2452.

Jin Chenfei, Hu Peng, Zhang Siqi, Liu Liping, Zhao Yuan, Tan Liying. Analysis of weak signal processing of gain-modulated laser radar with double thresholds[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8): 2447-2452.

Citation:

Jin Chenfei, Hu Peng, Zhang Siqi, Liu Liping, Zhao Yuan, Tan Liying. Analysis of weak signal processing of gain-modulated laser radar with double thresholds[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8): 2447-2452.

增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析

1.
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;
2.
哈尔滨工业大学物理系,黑龙江哈尔滨 150001

基金项目:

国家自然科学基金（61102147）;中国博士后科学基金（20100481004）;中央高校基本科研业务费专项资金（2011012）

作者简介:
靳辰飞（1979- ），男，副教授，主要从事激光雷达、光电信号检测等方面的研究。Email：jinchenfei@hit.edu.cn

中图分类号: TN938.98

Analysis of weak signal processing of gain-modulated laser radar with double thresholds

1.
National Key Laboratory of Tunable Laser Technology,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;
2.
Department of Physics,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China

摘要: 在远距离弱信号条件下，增益调制激光雷达系统的测距精度受到强背景噪声的严重干扰。为了提高系统的测距精度，从系统基本工作原理出发，对增益图像进行双阈值化处理，得出了测距误差最小的阈值条件；考虑到阈值处理对目标与背景存在错误判断，结合增益调制像的概率分布函数定义了增益像和距离像的错误率函数。选取距离分别为1 930 m和1 940 m的两座建筑物作为目标进行成像实验。实验结果表明：双阈值化处理后，系统的测距偏差减小了58.3%，从而验证了双阈值化处理的可行性。通过对目标与背景实验结果的计算发现，目标距离的错误率存在极小值。
- 激光雷达 /
- 弱信号 /
- 增益调制 /
- 双阈值 /
- 错误概率
Abstract: The characteristics of gain-modulation laser radar images seriously affected by noise in the condition of long distant and weak signal were studied. For the purpose of improving the ranging precision, the processing method with double thresholds was proposed on the basis of the basic principle of the laser radar system. The minimum ranging error equation was obtained from the basic operation principle of gain-modulation laser radar. Considering faulty judgments between target and background with double thresholds processing method, the error probability functions were defined for gain-modulated images and range images. Two buildings at the distance of 1 930 m and 1 940 m were selected as targets for an outdoor experiment. The results show that distance error was reduced by 58.3%; the feasibility of double thresholds processing method was proved. On the other hand, the results show the error probability on double thresholds has a minimum.
- laser radar /
- weak signal /
- gain-modulated /
- double thresholds /
- error probability

[1]
[2]	Zuo Fang, Liu Guangrong, Gao Zhiyun, et al. Performance analysis of low light level image sensors: BCCD, ICCD, EBCCD[J]. Journal of Beijing Institute of Technology, 2002, 22(1): 109-112. (in Chinese)
[3]
[4]	Li Dong, Yang Huajun, Zheng Qiuzhen, et al. Application of range-gated technology in the three-dimensional imaging laser radar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(1): 85-88. (in Chinese)
[5]	Vaidyanathan M, Joshi A, Xue S. High performance ladar focal plane arrays for 3D range imaging[J]. IEEE Aerospace Conference Proceedings, 2004, 1253: 1776-1781.
[6]
[7]
[8]	Jin Chenfei, Sun Xiudong, Zhao Yuan, et al. Gain-modulated three-dimensional active imaging with depth-independent depth accuracy[J]. Optics Letters, 2009, 34(22): 3550-3552.
[9]
[10]	Jin Chenfei, Zhao Yuan, Zhang Yong, et al. Scannerless three-dimensional imaging using a pulsed laser and an intensified charge-coupled device with linearly modulated gain[J]. Applied Optics, 2009, 48(19): 3823-3829.
[11]	Yang Chao, Yan Huimin, Zhang Xiuda, et al. Improvement of ranging accuracy of imaging laser radar with sectioned restoration method [J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(5): 1206-1211. (in Chinese)
[12]
[13]
[14]	Bai Xiaofeng, Yin Lei, Hu Wen, et al. Repetitive characteristic of image intensifier's luminance gain[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(2): 495-498. (in Chinese)
[15]	Emmett J Ientilucci. Synthetic Simulation and Modeling of Image Intensified CCDs(ICCD)[M]. MD: The College of Science Rochester Institute of Technology, 2000.
[16]
[17]	Wang Jiapeng, Wang Shurong, Song Kefei, et al. Image noise suppression and performance evaluation of ICCD[J]. Journal of OptoelectronicsLaser, 2008, 19(8): 1032-1038. (in Chinese)

[1]	杨程, 鄢秋荣, 祝志太, 王逸凡, 王明, 戴伟辉. 基于深度学习的压缩光子计数激光雷达 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200380-20200380. doi: 10.3788/IRLA20200380
[2]	沈振民, 赵彤, 王云才, 郑永超, 尚卫东, 王冰洁, 李静霞. 混沌脉冲激光雷达水下目标探测 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 406004-0406004(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0406004
[3]	蔡贵霞, 钱惟贤, 杨锦清, 张骏, 高青松. 差分信号时刻鉴别法的脉冲激光测距技术分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1205001-1205001(10). doi: 10.3788/IRLA201948.1205001
[4]	高健, 周安然, 孙东松, 郑俊, 李梓霂, 韩於利. 多普勒激光雷达中种子激光注入的一种鉴别方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 230001-0230001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0230001
[5]	王强, 郝利丽, 唐红霞, 李贤丽, 牟海维, 韩连福, 赵远. 实际环境对量子激光雷达性能的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 29-35. doi: 10.3788/IRLA201847.S106006
[6]	邓迁, 吴德成, 况志强, 刘东, 谢晨波, 王英俭. 用于水汽混合比自标定的532 nm/660 nm双波长激光雷达 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1230004-1230004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1230004
[7]	张宇飞, 贺岩, 刘梦庚, 陈卫标. 基于伪随机码调制的测距通信一体化激光雷达 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 930003-0930003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0930003
[8]	胡烜, 李道京, 田鹤, 赵绪锋. 激光雷达信号相位误差对合成孔径成像的影响和校正 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 306001-0306001(12). doi: 10.3788/IRLA201847.0306001
[9]	冯帅, 蒋立辉, 熊兴隆, 马愈昭. 含有突变信号的激光雷达能见度反演 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 330001-0330001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0330001
[10]	林栩凌, 邬志强, 杨颂, 张智, 毕思文, 张璇, 杜雨洁. 一种应用于深空探测的弱信号探测技术 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 913002-0913002(4). doi: 10.3788/IRLA201746.0913002
[11]	刘志青, 李鹏程, 郭海涛, 张保明, 丁磊, 赵传, 张旭光. 融合强阈值三角网与总体最小二乘曲面拟合滤波 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 406003-0406003(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0406003
[12]	夏文泽, 韩绍坤, 曹京亚, 王亮, 翟倩. 激光雷达距离估计技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 906005-0906005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0906005
[13]	吴超, 刘春波, 韩香娥. 光波导相控阵激光雷达接收系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1030003-1030003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1030003
[14]	史风栋, 刘文皓, 汪鑫, 丁娟, 史屹君, 修春波. 室内激光雷达导航系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3570-3575.
[15]	曹开法, 黄见, 胡顺星. 边界层臭氧差分吸收激光雷达 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2912-2917.
[16]	张小富, 乐小云. 对激光雷达特定的发射模块后向散射信号的调制和设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 888-892.
[17]	姜成昊, 杨进华, 张丽娟, 李祥. 新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 411-416.
[18]	张勇, 曹喜滨, 吴龙, 赵远. 线性增益调制激光雷达系统参数对测距精度的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1458-1462.
[19]	曹文勇, 马明, 赵彬, 何幸锴, 侯天晋, 周鼎富, 邓华荣. 滤波器组在相干激光测风雷达信号处理中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1179-1183.
[20]	张勇, 曹喜滨, 吴龙, 赵远. 线性增益调制激光雷达系统参数对测距精度的影响 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 925-929.

WeChat

点击查看大图

计量

文章访问数: 159
HTML全文浏览量: 14
PDF下载量: 132
被引次数: 0

增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析

1. 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;

2. 哈尔滨工业大学物理系,黑龙江哈尔滨 150001

作者简介:
靳辰飞（1979- ），男，副教授，主要从事激光雷达、光电信号检测等方面的研究。Email：jinchenfei@hit.edu.cn

收稿日期: 2013-12-09
修回日期: 2014-01-12
刊出日期: 2014-08-25

基金项目:

国家自然科学基金（61102147）;中国博士后科学基金（20100481004）;中央高校基本科研业务费专项资金（2011012）

中图分类号: TN938.98

关键词:

摘要: 在远距离弱信号条件下，增益调制激光雷达系统的测距精度受到强背景噪声的严重干扰。为了提高系统的测距精度，从系统基本工作原理出发，对增益图像进行双阈值化处理，得出了测距误差最小的阈值条件；考虑到阈值处理对目标与背景存在错误判断，结合增益调制像的概率分布函数定义了增益像和距离像的错误率函数。选取距离分别为1 930 m和1 940 m的两座建筑物作为目标进行成像实验。实验结果表明：双阈值化处理后，系统的测距偏差减小了58.3%，从而验证了双阈值化处理的可行性。通过对目标与背景实验结果的计算发现，目标距离的错误率存在极小值。

English Abstract

全文HTML

参考文献 (17)

/

下载: 全尺寸图片幻灯片

分享

用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

返回