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机载多脉冲激光测距特性及其不确定度研究

寇添 王海晏 王芳 吴学铭 王领 徐强

机载多脉冲激光测距特性及其不确定度研究

寇添, 王海晏, 王芳, 吴学铭, 王领, 徐强
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  • 针对机载平台特殊环境下激光测距的概率特性, 建立了脉冲回波信号的理论分析模型, 得出了不同信噪比情况下脉冲回波信号包络的概率密度分布函数. 结果表明: 信噪比的降低通过回波波形直接导致测距离散数据的不同分布, 大信噪比时呈现高斯分布, 小信噪比时近似瑞利分布, 一般情况符合莱斯分布; 根据恒比定时时刻鉴别方法, 在获取大量实验数据的基础上, 实验结果验证了理论模型的合理性. 对以“方差”定义的测距精度不适用的情况下, 引入测量不确定度的概念, 结合不确定度原理, 通过分布区间概率量化了实验结果, 提出了一种新的评价机载激光测距性能的方法, 该方法能够克服传统评价指标的单一性以及不合理性, 同时为机载光电系统的性能测试与评估提供了参考意义.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61172083)资助的课题.
    [1]

    Zhang Y C, Wu J Z, Li Y Q, Jin L, Ma J, Wang L R, Zhao Y T, Xiao L T, Jia S T 2012 Chin. Phys. B 21 113701

    [2]

    Wang G C, Yan S H, Yang J, Lin C B, Yang D X, Zou P F 2013 Acta Phys. Sin. 62 070601 (in Chinese) [王国超, 颜树华, 杨俊, 林存宝, 杨东兴, 邹鹏飞 2013 物理学报 62 070601]

    [3]

    Cui M, Zeitouny M G, Bhattacharya N, van den Berg S A, Urbach H P 2011 Opt. Express 19 6549

    [4]

    Hei K F, Yu J L, Wang J 2014 Acta Phys. Sin. 63 100602 (in Chinese) [黑克非, 于晋龙, 王菊 2014 物理学报 63 100602]

    [5]

    Shi Z Y, Pan X S, Zhang Q 2014 Opt. Precision Eng. 22 020252 (in Chinese) [施智勇, 潘晓声, 张谦 2014 光学精密工程 22 020252]

    [6]

    Coddington I, Swann W C, Nenadovic L, Newbury N R 2009 Nat. Photon. 3 351

    [7]

    Johnson S E, Nichols T L, Gatt P, Klausutis T J 2004 Proc. SPIE 5412 72

    [8]

    Steinvall O 2000 Appl. Opt. 39 4381

    [9]

    Amann M C, Bosch T, Lescure M, Myllyla R, Rioux M 2001 Opt. Eng. 40 10

    [10]

    Zhang C M, Huang W J, Zhao B C 2010 Acta Phys. Sin. 59 5479 (in Chinese) [张淳民, 黄伟健, 赵葆常 2010 物理学报 59 5479]

    [11]

    Jiang H J, Lai J C, Wang C Y 2008 Nat. Photon. 3 59

  • [1]

    Zhang Y C, Wu J Z, Li Y Q, Jin L, Ma J, Wang L R, Zhao Y T, Xiao L T, Jia S T 2012 Chin. Phys. B 21 113701

    [2]

    Wang G C, Yan S H, Yang J, Lin C B, Yang D X, Zou P F 2013 Acta Phys. Sin. 62 070601 (in Chinese) [王国超, 颜树华, 杨俊, 林存宝, 杨东兴, 邹鹏飞 2013 物理学报 62 070601]

    [3]

    Cui M, Zeitouny M G, Bhattacharya N, van den Berg S A, Urbach H P 2011 Opt. Express 19 6549

    [4]

    Hei K F, Yu J L, Wang J 2014 Acta Phys. Sin. 63 100602 (in Chinese) [黑克非, 于晋龙, 王菊 2014 物理学报 63 100602]

    [5]

    Shi Z Y, Pan X S, Zhang Q 2014 Opt. Precision Eng. 22 020252 (in Chinese) [施智勇, 潘晓声, 张谦 2014 光学精密工程 22 020252]

    [6]

    Coddington I, Swann W C, Nenadovic L, Newbury N R 2009 Nat. Photon. 3 351

    [7]

    Johnson S E, Nichols T L, Gatt P, Klausutis T J 2004 Proc. SPIE 5412 72

    [8]

    Steinvall O 2000 Appl. Opt. 39 4381

    [9]

    Amann M C, Bosch T, Lescure M, Myllyla R, Rioux M 2001 Opt. Eng. 40 10

    [10]

    Zhang C M, Huang W J, Zhao B C 2010 Acta Phys. Sin. 59 5479 (in Chinese) [张淳民, 黄伟健, 赵葆常 2010 物理学报 59 5479]

    [11]

    Jiang H J, Lai J C, Wang C Y 2008 Nat. Photon. 3 59

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-26
  • 修回日期:  2015-01-21
  • 刊出日期:  2015-06-05

机载多脉冲激光测距特性及其不确定度研究

  • 1. 空军工程大学航空航天工程学院, 西安 710038;
  • 2. 解放军95949部队, 沧州 061000
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61172083)资助的课题.

摘要: 针对机载平台特殊环境下激光测距的概率特性, 建立了脉冲回波信号的理论分析模型, 得出了不同信噪比情况下脉冲回波信号包络的概率密度分布函数. 结果表明: 信噪比的降低通过回波波形直接导致测距离散数据的不同分布, 大信噪比时呈现高斯分布, 小信噪比时近似瑞利分布, 一般情况符合莱斯分布; 根据恒比定时时刻鉴别方法, 在获取大量实验数据的基础上, 实验结果验证了理论模型的合理性. 对以“方差”定义的测距精度不适用的情况下, 引入测量不确定度的概念, 结合不确定度原理, 通过分布区间概率量化了实验结果, 提出了一种新的评价机载激光测距性能的方法, 该方法能够克服传统评价指标的单一性以及不合理性, 同时为机载光电系统的性能测试与评估提供了参考意义.

English Abstract

参考文献 (11)

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