文档介绍：中国科学院合肥物质科学研究院
博士学位论文
星载激光测高仪测距电子学系统设计和实验研究
姓名:赵欣
申请学位级别:博士
专业:光学
指导教师:刘建国;张毅
20070501
受到高度关注。本文在基于对激光测高仪原理样机的研制基础上,旨在对我国激了激光测高系统的总体技术方案和技术指标,并重点介绍了关键电路单元的设计与具体实现,阐述了激光测高仪的控制、采集软件的设计过程。论文最后讨论了在本激光测高系统中,采用了基于的延时线方法测距,并采用新意义。特别是该系统大部分电路可由单片完成,极大提高了星载激光测中文摘要随着对地观测和对外星球探测的日益频繁,激光测高技术愈来愈受到人们的重视,许多国家都先后投入精力对其进行深入研究。近几年,国内这方面工作也光测高仪技术做一些开拓性的工作。本文共分六个章节,详细论述了星载激光测高仪原理样机的设计、研制工作。论文在分析传统的激光测高仪的基础上,提出了基于测距的新方案,确定影响测距精度的主要因素,并给出了测距系统的误差和试验结果。/砑瓿啥约す獠飧咭堑目刂啤⑿藕挪杉头治鼍哂幸欢ǖ拇高仪的高可靠性、低功耗和高精度的特点。通过原理样机的研制达到对关键技术的了解和掌握,验证了研制方案的正确性和技术路线的可行性,积累了一定的技术经验,为星载激光测高仪的研制向工程化方向发展奠定了良好的基础。【关键词】星载激光测高仪,飞行时间,回波波形,虚拟仪器,摘要
尸阿瓵猣劬猵。.,琣,琾瓸甌’.琣/瑀籺;;;...琣,瓻...—‘
本人签名:,是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。日期:声明
第一章绪论冲的回波可以得到发射脉冲和回波之间的往返时间、回波波形和幅值等信息,高第一节引言星载测高技术是伴随着海洋卫星遥感测量技术的发展而逐步发展起来的新型边缘学科,卫星测高一般是指在卫星平台上,放置微波和激光雷达等测高仪器,从空间实时对地进行观测和测量。卫星测高按照发射源的不同,通常分为卫星微波雷达测高和卫星激光测高苛街帧4卫星上发射的雷达脉冲到达地面或者海面后,会形成反射回波脉冲,通过测量脉精度、实时地测定卫星到被测物体之间的距离,并通过数据处理和分析,获得地球表面的岩体、地壳、地貌、地表反射特性、地球植被情况、大气的云分布、海洋形态和海水深度等信息,用来研究大地测绘学、地球物理学和海洋测绘学等方面的问题。卫星微波和激光测高二者的区别在于使用的电磁波工作频段不同,激光的工作频段可以在紫外、可见和近红外区域,而微波的工作频段则在微波频段。由于激光的工作频率要比微波高渡踔粮撸虼思す獠飧哂衅涠捞氐奶氐恪图是激光测高与微波雷达测高的测量示意图。徽被铡高仪图激光与微波测高仪测量示意图从图中可以看出激光测高具有以下优点:
第一、空间分辨率高。微波测高仪的地面垂直分辨率可以达到厘米量级,但的卫星轨道上,使用脉冲宽度为募す猓怪狈直媛士梢源锏嚼迕准丁测高仪的水平分辨率取决于被测量表面的激光足印的直径和激光器的脉冲频率。以目前的激光器的技术水平,脉冲频率可以达到几千赫兹以上,激光的水平分辨只有在被照射的那点和那一瞬间,才能被接收,所以激光测高仪发射的激光被截第三、测量内容丰富。激光在测量大气参数如云、气溶胶和风场等方面具有独特的优势,特别是对于极地地区的冰盖、冰量和全球海面变化的测量极具特色。由于极地温度低和黑夜时间长,常规的被动测量仪器的使用受到一定的限制。因此,在气象测量上激光测高仪常常作为微波测高仪的补充手段,来进一步提高测量的精度和扩大使用范围;第四、一般情况下,激光测高仪在体积和重量上要比微波测高仪小,而且随激光扫描测高技术的发展与现状由于激光测高仪在高程测绘和大气探测方面有独特的优势和巨大的潜力,可以完成云、风、地物特征、海洋形态等几十项任务测量,在军事和民用上应用十时间的历史,取得了相当的成就。目前,世界主要发达国家都在开展星载激光测高仪的研究,美国明显处于世界领先地位。从已经公开的资料来看,对地观测系统、对火星观测的系统、对空间小行星进行观测的低以及对月球观测的系统中的低呈瞧渲斜冉暇哂写硇是地面的水平分辨率却为千米量级,一般只能作较小比例尺的地形图。激光测高仪的垂直分辨率主要由激光脉冲宽度和测高仪时间测量的精度决定。在几百公里率只有几十米到几百米的大小;第二、抗干扰能力强,隐蔽性好。激光不受无线电波干扰,能穿透等离子鞘,低仰角工作时,对地面的多路径效应不敏感。激光束波束很窄,同时又是单色光,获概率很低;着全固态激光器和半导体激光器的发展