激光回波处理
激光测距回波信号高速采样处理技术研究
关 键 词 ：激 光 测 距 ； 回波 检 测 ； 高速 ＡＤ 技 术 ； Ｆ Ｇ 技 术 ＰＡ 中图 分 类 号 ：Ｔ ７ ： Ｔ ２ ４ Ｎ２ ４ Ｐ ７ 文 献 标 志 码 ：Ａ ｄ ｉ １ ． ６ ／ｉ ｎ１０ —０ Ｘ２ １．５ １ ｏ ： ０ ９ ９ ．ｓ．０ ３５ １ ．０ １ ． １ ３ ｊｓ ０Ｏ
ａ ｃ ａ ｙｈｉ ｈｌ． ｃ ｕｒ ｃ ｇ ｙ
Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｓｒｒ ｎ ｉ ｇ ｅ ｈ ｖ ｅｅ ｔ ｇ ｈ ｇ ｐ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｅ ｇｎ ； ｃ ｏｗａ ｅｄ ｔ ｃ ｉ ； ｉｈ ｓ ｅ ｄ ＡＤ； Ｐ ａ ｎ Ｆ ＧＡ ｃ ｎ ｌ ｇ ｔ ｈ ｏｏ ｙ ｅ
０ 引 言
脉 冲激 光测 距原 理是 在 测距 点 向被测 目标 发 射一 束短 而 强的 激光脉 冲 ， 冲激 光经 大气 到达 被测 目标 ， 脉 经漫 反射后 ，回波再 经 原路 返 回光学 接 收装 置 ，汇聚 到 探测 器的 光敏 面上 。设光脉 冲从 发射 点 到被测 目标 来 回一 次 所经 历 的时 间间 隔为 ｆ ，则测 距 点与 被测 目标 之 间的距 离 为
第３ ８卷第 ５期
２１ ０ １年 ５月
光 电工 程
Ｏ ｐ ｏ Ｅｌ ｃｒ ｎｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｔ — ｅ ｔｏ ｃＥｎ ｉ ｅ ｒｎ
ＶＯ１３ Ｎ Ｏ． ．８． ５
Ｍ ａ ２０１ ｙ， １
文章 编号 ： １ ０ — ０ Ｘ（０ ０ — ０ ９ ０ ０ ３ ５ １ ２ １）５ ０ ５ — ５ １
小 时 ， 利 用 高速 Ａ 采 样 技 术 ， 结合 Ｆ Ｇ 的 高速 信 号 处 理 能 力 ，设 计 了一 套 回 波检 测处 理 系统 ， 以期 提 高对 回 Ｄ ＰＡ 波信 号 的拾 取 精 度 和 较 为 精 确 的 计 算 主 波与 回 波之 间 的 时 间 差 。在 最终 的 实验 系统 中 ， 实现 了 高达 １ Ｈｚ的 采样 Ｇ 率 以 及 与 之 匹配 的 信 号 处 理 速 率 ，并 将 采 样 率 高达 １ ｚ的 高速 采 集 系统 应 用 到 脉 冲 激 光 测距 系统 中 ，得 到 了 良 ＧＨ
一种脉冲激光雷达回波信号自适应处理
雷 达 与 对 抗
ＲＡＤＡＲ ＆ ＥＣ Ｍ
Ｖ０ ． Ｎｏ． Ｉ３０ １
Ｍａ ． ０ ０ ｒ２ １
一
Байду номын сангаас
种 脉 冲激 光 雷 达 回波 信 号 自适 应 处 理
万 福 ， 马 锐 ， 蔡 敏
（ 海军指挥学 院 信 息战研究系 ， 京 ２ １０ ） 南 １ ８０
中图分类 号 ：Ｎ ５ ．８ Ｔ ９ ８９
文献 标识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：０９— ４ １ ２ ｌ ） ｌ０２ －３ １０ ００ （Ｏ Ｏ Ｏ －０７０
Ａｎ ａ ａ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｆｅ ｈ ｉ ｎ ｌ ０ ｕ ｓ ｉ ａ ｓ ｄ ｐ ｉ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｏ ｃ ｏ ｓｇ ａ ｓ ｆ ｒｐ ｌｅ ｌｄ ｒ ｖ
各级子信号可以看出， 指数衰减信 号频率 随距离增加 而降低 ， 即近距离信号频 率高而远距 离信号频率低 。 因 为激光 雷 达信 号 的这 个 特 点 ， 多学 者 提 出 了采 用 很
小波 进行 降 噪 的方法 。
收稿 日期 ：０００ ．０ ２ １－１１ 作者简介 ： 万福 ， ，９ ５年生 ， 师 ， 男 １７ 讲 现从事信息 战研究 。
较好的结果。本文采用 自 适应算法对信号进行滤波 ， 通
过数值模拟进行对算法信 噪比改善进行评估 。
２ 信号噪声功率谱分析
脉冲激光雷达的噪声源种类很多 ， 包括散粒噪声 、
量 子噪声 、 电流噪 声 、 计 噪声 、 暗 统 光学 噪 声 、 电路 热噪 声、 产生 复合 噪声 和 １ ／ 声 等 。绝 大 多 种 噪 声 是 ｆ噪 正 态 分 布 的高 斯 白 噪声 ， 中 １ｆ噪声 （ 其 ／ 又称 闪 烁 噪
一种基于激光散点的回波信号融合处理方案
。
N －1
假定引信发送的脉冲信号 S s （ t） 为： S s （ t） = A s ∑ P
n =0
( t －TnT ) cos（ 2πf t + φ ）
s z 0 w
（ 2）
首先， 信号放大器对送来的回波信 个复杂的过程， 号按要求放大， 将放大的回波信号送到距离门选通 器， 让弹—目距离附近的信号选择通过， 这主要是 剔除地海杂波干扰， 得到的信号经过脉冲多普勒滤 波器， 输出脉冲多普勒信号， 然后进行降采样， 降采 样是为了后续的 FFT 提供条件， 之后进行相干积累 接着对信号进行横虚警率处理， 最后实现多 和 FFT， 普勒频率估计和弹目距离计算
。
1
1. 1
散点回波信号的融合
脉冲激光引信精度的影响因素 现代脉冲激光近炸引信能实现脉冲法测距 ， 即
2012 年 6 月 25 日收到， 7 月 20 日修改 第一作者简介： 崔东风（ 1971 —） ， 男， 河南周口市人， 讲师。 研究方 mail： ydhuang2009@ 163． com。 向： 电子信息工程， 嵌入式技术。E-
第 12 卷 第 32 期 2012 年 11 月 1671 — 1815 （ 2012 ） 32-8527-05
科
学
技
术
与
工
程
Science Technology and Engineering
Vol. 12 No. 32 Nov． 2012 2012 Sci. Tech. Engrg.
兵工技术
［1 ］
发射一列很窄的激光脉冲， 通过测定回波信号与发 射波信号之间的脉冲时延来测距。 根据激光近炸 引信的测距原理和探测特性， 建立激光近炸引信目 标探测方程为： R = P s τ s ρτ2 a A r cos γ πP r
多脉冲激光回波信号处理方法研究
ｍ ｅ ｓ ｒｎｇ ｒ ｎｇ ． Ｔｈｉ ｐ ｒｓ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｕ ｉ ａ ｅ ｓｐａ ｅ ｔ ｄｉｓ ｏ ｈｅ ｓｇｎａ ｏｃ ｓ ｆｔ ｕｌｉｐｕ ｓ ｄ ｌ ｓ ｒｅ ｈｏ，ｂ ｓ ｄ ｏｎ ｔ ｌｐｒ ｅ ｓ ｏ ｈｅ ｍ ｔ— ｌ ｅ ａ ｅ ｃ ａ ｅ ｈｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓｏｆ ｔ ｅ ｅ ｈｎ ｏｇ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔｃ ｈ ｔ ｃ ｏｌ ｙ， ｔ ｒｔ ｍ ｅ ｉ ｕ ｉｉｅ ｔ ｈｅ ａ ｉｈ ｔｃ ｔｌｚ ｓ ｈｅ ｐｕｌｅ ｃ ｍ ｕｌｔｏ ｓ ｕ ａ ｉ ｎ， ｆｌｅ ｏ ｅ ｓｎｇ ａ ｉｔ ｒ ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｎｄ ｈｉ ｈ ｏｒ ｒ ｃ ｍ ｕｌ ｎ ｙ ｈｅ ｉａ ｌ ｇ — ｄｅ ｕ ａ ｔ ｓ ｎｔ ｔｃ ｌｙ， ｗ ｈｉｈ ｉ ｐｒ ｖｅ ｈｅ ｐｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｏ ｉ ｎａ ｅ ｅ ｔｏｎ ａ ｓ ｏｒ ｅ ｃ ｍ ｏ ｓ ｔ ｒ ｏ ｍ ｎ ｅ ｆｓ ｇ ｌｄ ｔ ｃ ｉ ｎｄ ｈ ｔ ｎｓ ｔ ｉ ｅ ｆ ｒ ｄ ｔ ｃ ｉ ｇ． Ｔｈｅ ｄｅ ｅ ｔｎ ｅ ｆ ｒ ａ ｅ ｏ ｈｅ ａ ｉｈ ｅ ｉ ｓ ｔ ｓ ｅ ｉ ｕｌ ｔｏｎ ｈｅ ｔｍ ｏ ｅ ｅ ｔｎ ｔ ｃ ｉ ｇ ｐ ｒ ｏ ｍ ｎｃ ｆｔ ｒｔ ｍ ｔｃ ｉ ｅ ｔ ｄ ｂｙ ｓｍ ａ ｉ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｍ ｕ ｔ— ｕｌｅ ａ ｅ ａ ｉ ｇ； ｐｕ ｓ ｃ ｕ ｕｌｔｏ ｄｓ ｌｉｐ ｓ ｄ ｌ ｓ ｒ ｒ ｎｇ ｎ ｌ ｅ ａ ｃ ｍ ａ ｉ ｎ； ｈ ｇｈ ｏ ｄｅ ｕ ｕ ａ ｉ — ｒ ｒ ｃ ｍ ｌ ｎｔ
力 和 实 时 性 还 有 待 进 一 步 研 究 ； 态 规 划 方 法 能 动
脉 冲重 复频 率较 低 ， 于运 动 目标 或 对 探 测 时 间 对
有背景噪声场景下的激光回波信号处理
有背景噪声场景下的激光回波信号处理1. 引言激光回波信号处理是激光雷达系统中的重要环节，用于提取目标物体的信息。
然而，在实际应用中，常常会遇到有背景噪声的场景，这会对激光回波信号的处理造成一定的困扰。
本文将探讨在有背景噪声场景下的激光回波信号处理方法。
2. 背景噪声的来源背景噪声是指在激光回波信号中由于环境等因素引入的干扰信号。
主要的背景噪声来源包括以下几个方面：2.1 自然噪声自然噪声是指由于大气、天气等自然因素引起的干扰信号。
例如，雨、雪、雾等天气条件下，激光回波信号容易受到散射、吸收等自然因素的影响，导致背景噪声的增加。
2.2 人为噪声人为噪声是指由于人类活动引起的干扰信号。
例如，工厂、交通等噪声源会对激光回波信号产生影响，增加背景噪声的干扰。
2.3 仪器噪声仪器噪声是指激光雷达系统本身的噪声。
例如，激光器的噪声、接收器的噪声等都会对激光回波信号产生影响，增加背景噪声的干扰。
3. 背景噪声的影响背景噪声的存在会对激光回波信号的处理和分析造成一定的影响，主要表现在以下几个方面：3.1 信噪比下降背景噪声的存在会使激光回波信号的信噪比下降，从而降低信号的质量和可靠性。
在信噪比较低的情况下，目标物体的信息很难被准确提取和分析。
3.2 目标检测困难背景噪声的干扰会使目标物体的回波信号变得模糊不清，从而增加目标检测的难度。
在有背景噪声的场景下，目标物体的边缘信息往往会被模糊化，导致目标的定位和识别出现误差。
3.3 数据处理复杂背景噪声的存在会使激光回波信号的处理变得更加复杂。
在有背景噪声的场景下，需要采用合适的信号处理算法来降低噪声的影响，同时保留目标物体的有效信息。
4. 背景噪声的处理方法针对有背景噪声场景下的激光回波信号处理，可以采用以下几种方法来降低背景噪声的影响：4.1 信号滤波信号滤波是最常用的降噪方法之一。
可以采用低通滤波器来滤除高频噪声，或者采用中值滤波器来去除孤立的噪声点。
滤波操作可以在时域或频域进行，具体选择滤波器的类型和参数需要根据具体的应用场景进行调整。
脉冲激光回波采集处理系统电磁兼容设计研究
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ＯｌＥＭ Ｃ ｅ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｐｕ ｓ ｄａ ａ ａ ｓａ ｃ ｉ Ｄ ｓｇ ｏ ｌ ｅ Ｌｉ ｒＤ ｔ
Ａｃ ｕ ｓ ｔｏ ｎ ｏ ｅ ｓ Ｓ ｓ ｅ ｑ ｉ ｉｉ ｎ ａ ｄ Ｐｒ ｃ ｓ ｙ ｔ ｍ
产生的巨大充放 电电流 ， 会对系统 中其他部分造成严重的电磁干扰 ， 引发 电磁兼 容问题 。文章根据 脉冲激光 回波信号特 点 设计 了一种光 电信号采集处 理电路 ， 对仅持续 数微秒 的脉 冲激光 回波信号进行高速采集 。该采样 电路垂直 分辨率 １ ｂｔ采 ０ｉ ， 样率 ６ ＭＰ ， ０ Ｓ 电路设计采用信号完整性设计 思想 ， 经验证可 满足激光脉 冲回波信号实时采样处理的要求 。 关键词 信号采集 ； 冲激光 ； 脉 信号完整性 ；电磁兼容
杨
（ 军驻 ７１ 军事代表室” 武汉 海 ０所
斌” 陈
冬。 任 席闻。 ’
４０３） ３０ ３
４ ０ ６ ） 海 军 工程 大学 电子 工 程 学 院光 电所 武 汉 ３０ ４ （
摘
要
信号采集处理电路是光电探测仪器 的重要组成部分 ， 对探测 系统 的性能有着十分重要的影响。激光器触发前
Ｙ ｎ ｉ ’ Ｃ ｅ ｏ ｇ Ｒ ｎＸｃｕｎ ’ ａｇ ｎ Ｂ ｈ ｎ ｎ Ｄ ’ ｅ ｉ ａ￣ ｈ
（ ｉ ｔ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｅ Ｏｆｉｅ ｏ ｖ ｎ Ｎｏ ７ １ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ｉ ｔ ” ，Ｗ ｕ ａ ４ ０ ６ ） Ｍ ｌ ａ ｙ Ｒｅ ｒ ｓ ｎ ａ ｉ ｆ ｃ ｆＮａ ｙ ｉ ． ０ ｓ ａ ｃ ｎ ｔｔ ｅ ｉ ｖ ｕ ｈｎ ３０ ４ （ ｌｃｒｎｃ ｇ Ｅ ｅ ｔ ｏ ｉｓ Ｅｎ ．Ｃ ｌ ｇ ，Ｎａ ａ ｉ． ｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ，Ｗ ｕ ａ ４ ０ ３ ） ｏｌ ｅ ｅ ｖｌ Ｕｎ ｖ ｆＥｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｈｎ ３ ０ ３
激光雷达回波信号及处理方法分析
随着雷达技术的不断提升 ， 用于提供气象服务的雷达激光 系统需要在 可靠性 、灵活性 以及稳定性等方面做 大幅度 的提 升 。为了满足气象服务 的需求，激光雷达系统 的时效性、精确 性 以及 监测 范围等都 需要提 出更严格的规范和要求。因此 ， 需 要根据 测风激光 雷达 的工作原理和工作特征， 并且 结合气象服 务 对于 激光 雷达系统 的需求 ， 比拟多普勒微波天气雷达系统 的 运 行模 式， 对 比传统激光雷达的测量手段 ， 进一步制定用于气 象 服务 的测风雷达系统的运行规范 。 回波信号 测风激光雷达系统包括四部分：发射激光部分 、 接受信号 部分 、采集处理信号部分。信号 由接受系统接受，再经过信号 处理系统进行控制处理 ， 最后转变 为我们需要 的确切 的风场信 息 。多普勒激光雷达系统接收到的是成 指数衰减 的回波信号 。 距离越大 ，相应 的噪声越大，接收到的信 号能量越小 。 二 、噪 声 （ 一） 背景噪声。 激 光雷达系统 中由激光导致的噪声 以及 自然噪声都属于背景噪声。 自然 噪声大部分是 由月光、太阳光等造成的噪声。当激光 雷达系统工作在 白天时，地面以及天空散射太 阳光所 导致 的噪 声是其主要作用的背景噪声 。在天空晴朗的情况下，由太 阳光 辐射所导致 的散射分配到单位面积 ，相应的单位波长 的功率密 度的峰值 （ 可见光区域）高达 １ ０ — ５ １ 】 ｌ 『 ｃ Ｓ ，由大气中的二氧 化碳以及水蒸气等吸收红外辐射所导致的很 多凹陷大部分 出现 在０ ． ７ ｕ ｍ以后 的波长区域，在小于 ０ ． ３ ｕ ｍ的区域 内急剧下 降主 要是由于紫外辐射被地表上空的臭氧层大量吸收所导致 的。 （ 二） 干扰散射 。当激光作用 于物质 时，在导致 多种类 型 散射的 同时，也能够导致荧光 的产生 ， 很多激光雷达 系统是 以 荧光信号为主的，这样相互作用产生 的散射就成为 了噪声，另 方面，很多激光 雷达基础是散射信号，那就可能被 荧光信 号 所干扰。 激光后 向散射能够 限制 Ｒ ａ ｍ ａ ｎ激光散射 雷达 以及荧光 激光雷达的探测灵敏度 。 这主要是 由两方面决定的： 一是雷达 设计存在缺 陷， 激光近场波长的后 向散射 可能在谱分析之前 由 元器件产 生荧光 ，以及导致探测器进入饱和状态。 二是选择发 射谱 不合 理，有用信号和后 向反射一起传送到探测系统 。 三 、 噪声 处 理 （ 一） 校 正距离 。 激光雷达系统的探测距 离是通过对数据 信 息进行平方校正得到 的， 这样就能够将有用信号从接收到 的 信 号中筛选 出来 。 （ 二）Ｍ Ｔ Ｉ 方法 。Ｍ Ｔ Ｉ能够在严 峻的电磁环境 中处理抗干 扰信号 。回波信号 中背景噪声的消除就是采用 的 Ｍ Ｔ Ｉ的方法 。 也可 以通过暗计数 即直接去除信号 中的背景噪声 的方法来消 除背景噪声 。 （ 三） 平均信号。 激 光雷达系统在实 际工作过程 中都要检 测多个脉冲 ， 然后将多个脉冲进 行合并平均 ， 这样就可 以有效 提高雷达系统的信噪 比、灵敏度和准确度 。 利用相参累积的方法处理 Ｎ 个等 幅的脉冲信号 ， 信噪 比能
激光测高仪高斯回波分解算法
激光测高仪高斯回波分解算法
激光测高仪是一种常用的测量工具，它可以通过激光束的反射来测量物体的高度。
在实际应用中，由于环境的干扰和噪声等因素的影响，激光测高仪所得到的数据往往存在一定的误差。
为了提高测量精度，需要对激光反射的信号进行处理和分析。
高斯回波分解是一种常见的信号处理方法，它可以将复杂的信号分解成多个高斯回波，从而提取信号中的有效信息。
在激光测高仪中，高斯回波分解算法可以用于对激光反射信号进行滤波和去噪，从而提高测量精度。
具体而言，高斯回波分解算法通过将激光反射信号拟合成高斯函数的形式，将信号分解为若干个高斯回波。
其中，高斯函数的均值对应着物体的高度，而高斯函数的方差则反映了信号的噪声水平。
通过对高斯函数进行拟合和优化，可以提高信号的噪声抑制能力，并提高测量精度。
总之，激光测高仪高斯回波分解算法是一种有效的信号处理方法，可以用于提高激光测高仪的测量精度和稳定性，为实际应用提供了重要的技术支持。
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激光回波处理
激光回波处理是一种利用激光技术进行测量和数据处理的方法。
它的
原理是通过激光束照射到目标物体上，然后接收目标物体反射回来的
激光回波信号，通过对这些信号进行处理，可以得到目标物体的形状、距离、速度等信息。
激光回波处理的应用非常广泛，例如在工业制造、医学影像、环境监
测等领域都有着重要的应用。
在工业制造中，激光回波处理可以用于
测量物体的尺寸、形状、表面质量等，从而实现自动化生产和质量控制。
在医学影像中，激光回波处理可以用于诊断和治疗，例如利用激
光回波处理技术可以进行眼科手术、皮肤病治疗等。
在环境监测中，
激光回波处理可以用于测量大气污染物浓度、地表形态等，从而实现
环境监测和预警。
激光回波处理的优点在于其高精度、高速度、非接触性等特点。
与传
统的测量方法相比，激光回波处理可以实现更高的精度和速度，同时
避免了传统测量方法中可能存在的接触损伤和污染等问题。
然而，激光回波处理也存在一些挑战和限制。
首先，激光回波处理需
要使用昂贵的激光设备和高精度的探测器，成本较高。
其次，激光回
波处理对环境的要求较高，例如需要在光线充足、无干扰的环境中进
行测量。
此外，激光回波处理还存在一些安全隐患，例如激光束可能对人眼造成伤害，需要进行严格的安全措施。
总的来说，激光回波处理是一种非常有前景的技术，具有广泛的应用前景。
随着激光技术的不断发展和普及，激光回波处理将会得到更广泛的应用和发展。