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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

2.2.2 POS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

2.3.2 POS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