激光雷达成像原理与运动误差补偿方法

本书将是国际上第一本专门关于成像激光雷达的学术专著，反映了成像激光雷达研究的近期新进展。内容包括扫描型激光雷达、凝视型激光雷达、合成孔径型激光雷达成像机理，激光雷达运动成像误差及其补偿技术，以及典型成像激光雷达及其应用等。本书总结反映973计划课题"多模式激光雷达成像运动误差溯源与高精度补偿"五年科研工作中重要成果。对相关专业的高年级本科生和研究生开阔视野提供一种很好的选择，可对从事激光雷达与激光遥感研究开发的专业技术人员提供重要的参考价值。

第1章绪论1

1.1激光雷达基本概念1

1.1.1激光雷达的特点1

1.1.2激光雷达的分类2

1.2激光雷达的基本组成及其功能2

1.2.1激光发射系统3

1.2.2扫描系统4

1.2.3激光接收探测系统5

1.3激光雷达方程8

1.4激光雷达主要成像机理及发展现状9

1.4.1扫描成像激光雷达10

1.4.2凝视成像激光雷达14

1.4.3合成孔径激光雷达19

1.5运动误差对激光雷达成像的影响27

1.5.1飞行平台误差来源分析28

1.5.2运动误差对激光雷达成像的影响30

1.5.3激光雷达运动成像与误差补偿的研究意义32

参考文献32

第2章扫描成像激光雷达与误差补偿37

2.1扫描成像激光雷达系统概述37

2.1.1工作原理37

2.1.2坐标系统与测地几何模型38

2.1.3扫描成像激光雷达数据处理44

2.1.4扫描成像激光雷达若干新技术46

2.2扫描成像激光雷达系统构成49

2.2.1激光扫描仪50

2.2.2POS系统57

2.2.3辅助成像装置60

2.2.4同步控制系统61

2.2.5相关参数62

2.3运动误差对扫描成像激光雷达的影响66

2.3.1扫描仪误差影响67

2.3.2POS误差影响70

2.3.3系统集成误差影响71

2.3.4平台振动误差影响73

2.3.5其他误差77

2.4扫描成像激光雷达运动误差补偿78

2.4.1误差补偿与精度评价78

2.4.2系统检校方法80

2.4.3航带平差技术89

参考文献100

第3章凝视成像激光雷达与误差补偿105

3.1增益调制型凝视成像激光雷达原理105

3.2增益调制型凝视成像激光雷达系统组成108

3.2.1凝视成像激光雷达系统109

3.2.2电路系统设计119

3.3凝视成像激光雷达的测距误差121

3.3.1基于散粒噪声的测距误差分析122

3.3.2基于强度串扰的测距误差分析125

3.4运动平台成像分析和仿真132

3.4.1机载平台振动对测距性能影响分析132

3.4.2机载平台运动成像仿真138

3.4.3距离图像投影校正142

3.5凝视成像激光雷达的数据处理与误差补偿149

3.5.1从增益灰度图到距离图的解算149

3.5.2基于图像叠加的运动误差补偿154

3.5.3试验结果159

参考文献163

第4章合成孔径激光雷达运动成像与误差补偿166

4.1合成孔径激光雷达运动成像原理166

4.1.1合成孔径概念的直观描述166

4.1.2合成孔径雷达的频率分析与解释168

4.1.3合成孔径激光雷达成像几何模型171

4.1.4系统关键技术概述173

4.1.5图像质量评估指标179

4.2合成孔径激光雷达成像算法181

4.2.1距离?多普勒算法181

4.2.2频率变标算法193

4.3平台振动对合成孔径激光雷达运动成像的影响195

4.3.1平台振动数学模型196

4.3.2角振动对成像的影响分析201

4.3.3线振动对成像的影响分析208

4.3.4振动相位误差的测量216

4.3.5性能分析实例218

4.4合成孔径激光雷达运动成像误差补偿224

4.4.1合成孔径激光雷达的差分接收224

4.4.2相位梯度自聚焦补偿算法226

4.5合成孔径激光雷达试验系统构建与成像处理234

4.5.1试验系统构建234

4.5.2数据处理程序设计238

4.5.3系统特点244

4.5.4试验和结果分析245

参考文献261

第5章机载扫描成像激光雷达应用中的误差补偿264

5.1机载激光雷达数据的获取264

5.1.1机载激光雷达数据获取硬件设备265

5.1.2机载激光雷达数据获取流程272

5.2扫描成像激光雷达数据质量评价279

5.2.1地面标志物设计279

5.2.2原始数据质量评价284

5.2.3数据产品质量评价288

5.3扫描成像激光雷达质量控制293

5.3.1航线优化设计原则及检校场航线设计294

5.3.2系统误差检校296

5.3.3航带平差299

5.4基于数据驱动的成像激光雷达盲源误差补偿试验308

5.4.1试验目的308

5.4.2试验步骤309

5.4.3试验结果分析314

参考文献319]]>