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“大动态范围高重频相干测距测速激光雷达”技术在空间目标相对定位及飞行器自主导航方面具有重要应用价值。如何实现更大距离范围内的探测,如何实现高频次的探测,如何有效地提高距离和速度的测量精度,是当前技术的空白,也是亟需解决的难题。论文围绕具有大测距动态范围内的高重频相干测距测速激光雷达的关键技术展开了研究,其主要研究内容为:1)对相干激光雷达典型技术手段原理进行了阐述,提出并从理论、实验验证了光学正交I/Q解相干拍频频差大小及正负的关键技术;2)分析了当前国际上典型测距测速手段的特性及其局限性,提出了“双频双调制双本振(DFDMDL)对称三角线性调频相干测距测速激光雷达体制”,仿真验证了该体制的可行性,并进行了实验验证,分析了该体制在大测距动态范围、高重频探测方面的优缺点;3)剖析了DFDMDL体制为达到理想性能在激光调制方面,调频线性度、调制幅-频特性、调制周期稳定性等对系统性能的影响,并通过理论、实验、仿真进行了验证;4)提出了在光纤光路、自由空间光路实施DFDMDL体制的解调方案,分析了宽带信号实时处理软硬件方案实施的可行性,并研究了超高速FFT实施的关键技术;5)实验验证并分析了提升DFDMDL激光雷达性能需要关注的重点;6)研制了DFDMDL调制模块、搭建了DFDMDL信号处理系统、研制了光学正交多普勒测速信号处理板、研制了多套宽带数据采集及信号处理系统。本论文的创新点主要体现在以下几个方面:1.首次提出“双频双调制双本振(DFDMDL)对称三角线性调频相干测距测速激光雷达体制”并进行了验证,该体制极大地扩展了对称三角线性调频测距测速体制的距离作用范围,且有极高的探测重频,并且可以充分利用脉冲积累降低对发射能量的需求。2.首次提出采用光学I/Q正交探测体制解相干拍频频率差大小及正负,并进行了相干测速实验验证,效果优良。