内容简介
本书系统介绍了激光雷达的工作原理、技术特点、主要技术指标、分机系统的组成与设计。本书从激光雷达系统探测体制出发，选取了五种典型应用场景中的激光雷达系统作为案例，分别介绍了其功能、性能、组成及工作原理，并选取工程实例重点介绍了系统的设计方法。本书介绍了激光雷达在工程领域的应用及最新进展，将激光雷达的工程设计方法融入其中，可为具有一定研究基础的专业技术人员提供参考，可作为科研院所、大专院校等机构中从事激光雷达研制、生产和设计的工程技术人员的专业参考资料。
目录
目 录
第1章 绪论 001
1．1 激光雷达的特点与分类 002
1．1．1 激光雷达的特点 002
1．1．2 激光雷达的分类 003
1．2 激光雷达的发展现状 004
1．2．1 国外激光雷达的发展现状 004
1．2．2 国内激光雷达的发展现状 008
1．3 激光雷达的应用 009
1．3．1 空间探测激光雷达 009
1．3．2 交会对接激光雷达 010
1．3．3 大气探测激光雷达 010
1．3．4 测风激光雷达 010
1．3．5 导航避障激光雷达 011
1．3．6 无人驾驶车载激光雷达 012
1．3．7 水下探测机载激光系统 013
1．3．8 化学/生物战剂探测激光雷达 013
1．3．9 制导激光雷达 014
1．4 激光雷达的主要技术与性能指标 015
1．4．1 技术指标 015
1．4．2 环境适应性 015
1．4．3 安全等级 016
参考文献 017
第2章 激光雷达距离方程 020
2．1 激光雷达距离方程的基本形式 021
2．2 激光雷达距离方程的几种应用形式 022
2．2．1 小目标探测激光雷达距离方程 022
2．2．2 扩展目标探测激光雷达距离方程 022
2．2．3 线目标探测激光雷达距离方程 023
2．2．4 合作目标探测激光雷达距离方程 023
2．2．5 软目标探测激光雷达距离方程 024
2．2．6 单光子探测激光雷达距离方程 025
2．2．7 连续波激光雷达距离方程 026
2．2．8 激光雷达信噪比方程 026
2．3 激光雷达距离方程的主要影响因素 027
2．3．1 激光光束特性 027
2．3．2 目标特性 028
2．3．3 大气衰减特性 035
2．3．4 检测能力 037
参考文献 041
第3章 激光雷达发射机 042
3．1 激光雷达发射机的构成与主要功能 043
3．2 激光雷达发射机的工作原理 043
3．3 激光雷达发射机的总体设计 045
3．3．1 光束特性参数 045
3．3．2 电光效率 049
3．3．3 环境适应性 050
3．3．4 热控方式 051
3．4 常用的激光雷达光源 054
3．4．1 半导体激光器 055
3．4．2 半导体泵浦固体激光器 057
3．4．3 光纤激光器 058
3．4．4 微片级激光雷达光源 062
3．5 激光雷达发射机常用调制方法及原理 068
3．5．1 电光调制 069
3．5．2 声光调制 072
3．5．3 磁光调制 074
3．5．4 直接调制 075
3．5．5 空间光调制器 076
3．6 激光雷达发射机波形设计 076
3．6．1 振幅调制设计 077
3．6．2 频率调制设计 077
3．6．3 相位调制设计 078
3．6．4 脉冲调制设计 079
参考文献 081
第4章 激光雷达接收机 083
4．1 激光雷达接收机的构成与主要功能 084
4．2 激光雷达接收机的体制分类 084
4．2．1 直接探测接收 084
4．2．2 相干探测接收 085
4．3 激光雷达接收机的工作原理 086
4．3．1 直接探测接收机的工作原理 086
4．3．2 相干探测接收机的工作原理 087
4．4 激光雷达接收机的总体设计 091
4．4．1 探测器特性参量 091
4．4．2 接收系统的特性参量 093
4．5 激光雷达接收机的设计 096
4．5．1 直接探测接收的设计 096
4．5．2 相干探测接收的设计 101
参考文献 106
第5章 激光雷达光学系统 108
5．1 基本概念 109
5．1．1 F数或NA 109
5．1．2 视场 110
5．1．3 空间分辨率 110
5．1．4 像差评价 111
5．2 激光雷达光学系统的总体设计 111
5．3 激光雷达光学结构的基本形式 112
5．3．1 准直光学系统 112
5．3．2 半导体激光整形发射系统 113
5．3．3 变波束发射光学系统 115
5．3．4 基于单点探测器的接收光学系统 117
5．3．5 基于阵列探测器的接收光学系统 117
5．3．6 基于四象限探测器的接收光学系统 117
5．3．7 相干光体制接收光学系统 118
5．4 激光雷达光束指向控制方式 118
5．4．1 振镜扫描 119
5．4．2 快速反射镜扫描 120
5．4．3 光楔扫描 121
5．4．4 MEMS扫描 122
5．4．5 转鼓扫描 124
5．4．6 条纹管扫描 125
5．4．7 相控阵扫描 125
5．4．8 相控级联扫描 127
5．4．9 典型扫描体制的比较 128
5．5 激光雷达光学系统设计的其他内容 129
5．5．1 背景光抑制 129
5．5．2 杂散光的抑制 131
5．5．3 光学增益改变方法 132
5．5．4 瞄准望远镜 133
参考文献 133
第6章 激光雷达信息处理机 135
6．1 激光雷达信息处理机的构成与主要功能 136
6．2 激光雷达信息处理机的工作原理 137
6．2．1 测时原理 137
6．2．2 测频原理 139
6．2．3 测角原理 140
6．2．4 成像原理 140
6．2．5 强度测量原理 142
6．3 激光雷达信息处理机的设计 143
6．3．1 总体设计 143
6．3．2 方案设计 144
6．4 激光雷达信息处理机的数据处理 147
6．4．1 距离信息处理 147
6．4．2 频率信息处理
