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    摘要激光雷达从工作原理上讲与传统微波雷达没用本质区别。研究激光雷达的一个重要课题在于目标距离的高精度提取。本文在资料调研的基础上，介绍了激光雷达系统的相关概念以及国内外发展情况。给出了激光测距的基本原理，介绍了数字化全波形目标距离提取概念中的峰值估计法的基本原理，并在之后给出了MATLAB软件仿真环境下峰值估计法的具体算法。给出了激光测距系统的具体仿真流程。同时，根据克拉美罗界的概念，计算了测距精度的理论极限值，并将其与仿真实验得到的数据进行对比，有效评估了基于峰值估计方法的测距精度，最后提出了提高精度的有效办法。31910
    关键词：激光雷达测距精度  峰值估计  克拉美罗界
    毕业论文设计说明书外文摘要
    Title   Study on the method of target distance extraction   based on digital full waveform                                          
    Abstract
    The laser radar is not essentially different from conventional microwave radar. The study of the laser radar is an important subject of the high accuracy of the target distance extraction. In this paper, the relevant concepts of laser radar system and the development of the domestic and foreign are introduced.Given the basic principle of laser ranging, introduces the basic concept and principle of the peaks in the extraction of digital waveform to target distance estimation method, and then gives the concrete algorithm of MATLAB software simulation environment peak estimation method. The simulation flow of laser ranging system is given. At the same time, according to the concept of the Cramer Rao bound (CRB) calculated the ranging accuracy of extreme value theory and compared with the simulation results obtained data and effective assessment based on peak estimation method of the ranging accuracy. Finally, it puts forward the effective way to improve the accuracy.
    Keywords  the precision of laser radar ranging  peak estimation the Cramer-Rao lower bound
    目   次
    1    绪论 1
    1.1    研究背景 1
    1.2    国内外研究状况 1
    1.3    本文的主要工作 3
    2  激光雷达测距系统的峰值估计理论 5
    2.1  激光雷达测距原理 5
    2.2  峰值估计理论5
    2.3  克拉美罗界6
    2.4  本章小结7
    3  基于MATLAB的激光测距仿真实验 8
    3.1  激光测距的计算机仿真模型 8
    3.2  峰值估计 10
    3.3  仿真实验 12
    3.4  基于克拉美罗下界对仿真结果进行评估 15
    3.5  本章小结 17
    结论 18
    致谢 20
    参考文献 21
    1  绪论
    1.1    研究背景
    20世纪60年代，激光作为一种全新的光源出现在了人们的视线中。60 年代，在红宝石激光器问世后，人们就开始关注激光这种具有许多优良性能的光源。后来，人们用激光代替了雷达系统中的无线电波，将雷达技术拓展到了光波范围中，同时，传统意义上的雷达天线被系统的光学系统所替代。这就是激光雷达（Laser Detection and Ranging，英文缩写为 Ladar）[1]。激光雷达的测距原理是向待测目标发射激光束，该激光束经待测目标反射，产生回波信号，我们通过对回波信号与发射信号的对比分析，就可以得到待测目标的相关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,然后就可以对目标进行探测与识别。
    根据测距原理的不同，激光测距技术[2]可以分为两种，即相位式激光测距[3]和脉冲式激光测距[4]。脉冲式激光测距的优点在于，它的测试距离远，信号处理比较简单，而且被测目标可以是非合作的，但是它的缺点同样明显，即测距精度并不是太高，这种方式的激光测距现在被广泛使用于手持式和便携式测距仪，作用距离从数百米到数十千米不等，测距精度在5米左右[5] [6]。而连续波相位式激光测距是用无线电波段的频率对激光束施加幅度调制，然后测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，由于调制光的波长是已知的，我们就可以通过相位延迟计算距离。与脉冲式激光测距不同，相位式测距的精度很高，但是它要求被测目标必须是合作的。然而像卫星测距等需要非常高的测距精度的测距任务，却同时有着十分远的目标距离。目前在我国，对于测程有着几十公里的卫星测距目标，测距精度可以达到几厘米，另外，像航天器对接等应用，测距精度已经提高到了毫米量级。
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