激光雷达室内全自动性能检测系统设计与实验研究

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激光雷达外场性能检验受场地、时间和天候环境等因素的制约,使得激光雷达的生产难以满足各行各业对其日益增长的需求,因而迫切需要发展激光雷达室内全自动性能检测技术,以提高其检验精度和效率。为此,论文提出了一种能在室内模拟外场环境实现激光雷达性能全自动检验的方法,并进行了全自动检测系统的设计和实验研究。论文在深入资料调研的基础上,引入光纤延时链路技术,并结合激光回波模拟和LabVIEW虚拟仪器控制,给出了室内模拟外场检验环境的方法和激光雷达室内全自动性能检测系统的技术方案。在理论上给出了光脉冲延时链路的脉冲稳定性模型,分析了发射模块和接收模块参数对脉冲稳定性的影响,并计算和分析了实际光脉冲延时链路参数条件下输出延时脉冲的抖动的数值,该数值约为70 ps,能够满足使用要求。在此基础上,进行了光纤延时链路、激光回波模拟源、激光功率测试模块、激光指向测试模块、基于LabVIEW的全自动控制和数据处理程序的设计。在实验上,测量了光脉冲延时链路的输出脉冲抖动,结果为(80±3)ps,与理论分析结果基本一致;并标定了激光功率测试模块、激光指向测试模块、背景光功率和回波信号幅度,完成了激光雷达室内全自动性能检测系统的调试,能够定量检验靶标距离为50m时激光雷达定点测距的漏测率、距离误差和距离标准差。在此基础上,利用标准样机在不同时间和不同环境温度下检验了激光雷达室内全自动性能检测系统的功能和稳定性,均能满足使用要求。论文研究工作对于光纤延时链路的优化设计和激光雷达室内全自动性能检测系统的开发有重要参考价值。
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