激光雷達(dá)是將激光作為載波來對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè),具有較高分辨率以及較強(qiáng)的抗干擾能力,因此在大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)、地理測(cè)繪、交通測(cè)速、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)領(lǐng)域,激光雷達(dá)主要是利用光的多普勒效應(yīng)來對(duì)激光與大氣粒子相互作用后的激光頻率的變化進(jìn)行探測(cè),根據(jù)探測(cè)結(jié)果最后通過反演算法獲得風(fēng)場(chǎng)信息。從探測(cè)方式上來說,測(cè)量多普勒頻移主要有直接探測(cè)和相干探測(cè)兩種方式。本論文主要針對(duì)這兩種探測(cè)方式,分別設(shè)計(jì)了不同的激光雷達(dá)控制與采集系統(tǒng)。對(duì)于直接探測(cè)方式,通常的信號(hào)探測(cè)模式是使用單探測(cè)器,但是單探測(cè)器的缺點(diǎn)是會(huì)限制測(cè)風(fēng)雷達(dá)的動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)探測(cè)距離為30km時(shí),電子學(xué)系統(tǒng)的線性動(dòng)態(tài)范圍要求達(dá)到了 5～6個(gè)數(shù)量級(jí)。在這種情況下,只采用模擬采樣或單光子計(jì)數(shù)方式便很難滿足需求。為了擴(kuò)大單探測(cè)器下的測(cè)風(fēng)雷達(dá)的動(dòng)態(tài)范圍,我們?cè)O(shè)計(jì)了一套具有大動(dòng)態(tài)范圍的基于單探測(cè)器的中高層激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)讀出電子學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)可以同時(shí)使用模擬采樣和光子計(jì)數(shù)方式來進(jìn)行探測(cè)。其中,模擬采樣方式用于探測(cè)近場(chǎng)強(qiáng)回波信號(hào),光子計(jì)數(shù)方式用于探測(cè)遠(yuǎn)場(chǎng)弱回波信號(hào)。同時(shí),為了提高雷達(dá)標(biāo)定的精確度,設(shè)計(jì)了積分采樣通道用于激光能量校準(zhǔn)。信號(hào)采集后,將模擬采... 

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 激光雷達(dá)的發(fā)展
        1.1.1 激光雷達(dá)的定義與用途
        1.1.2 激光雷達(dá)國外研究現(xiàn)狀
        1.1.3 激光雷達(dá)國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.2 激光雷達(dá)探測(cè)原理
        1.2.1 光的Doppler效應(yīng)
        1.2.2 直接探測(cè)方式
        1.2.3 相干探測(cè)方式
    1.3 激光雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 激光雷達(dá)控制與采集系統(tǒng)需求分析
    2.1 355nm探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求
        2.1.1 355nm探測(cè)器系統(tǒng)需求
        2.1.2 355nm數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    2.2 2μm探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求
        2.2.1 2μm探測(cè)器系統(tǒng)
        2.2.2 2μm數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    2.3 激光雷達(dá)控制與采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
        2.3.1 355nm探測(cè)器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
        2.3.2 2μm平衡探測(cè)器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
    2.4 激光雷達(dá)控制與采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案總結(jié)
第3章 激光雷達(dá)控制與采集系統(tǒng)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 355nm多通道探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.1.1 PMT分壓電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        3.1.2 模擬采樣通道
        3.1.3 光子計(jì)數(shù)通道
        3.1.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    3.2 2μm平衡探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.2.1 平衡探測(cè)器
        3.2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    3.3 激光雷達(dá)控制與采集系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)
    3.4 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)
第4章 系統(tǒng)測(cè)試及分析
    4.1 355nm多通道探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)試
        4.1.1 MOS管門控電路測(cè)試
        4.1.2 PMT分壓電路測(cè)試
        4.1.3 光電倍增管工作高壓的測(cè)試
        4.1.4 DAC的線性度測(cè)試
        4.1.5 光功率的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
        4.1.6 模擬采樣通道的性能測(cè)試
        4.1.7 信號(hào)采集系統(tǒng)測(cè)試
    4.2 2μm平衡探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)試
        4.2.1 DAC的線性度測(cè)試
        4.2.2 平衡探測(cè)器的性能測(cè)試
        4.2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)ADC有效位測(cè)試
    4.3 測(cè)試結(jié)果分析與評(píng)價(jià)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3734586