脉冲CO2激光测距技术(开题报告)

1、毕业设计/论文开 题 报 告课 题 名 称 脉冲CO2激光测距技术 及其在国防领域的研究 系 别 信息科学与技术系 专 业 班 光信息0803班 姓 名 评 分 指 导 教 师 毕业论文开题报告撰写要求1.开题报告的主要内容1）课题研究的目的和意义；2）课题研究方案和主要内容；3）研究方法及技术途径；4）实施计划。 5）主要参考文献：不少于5篇，其中外文文献不少于1篇。2撰写开题报告时，所选课题的课题名称不得多于25个汉字，课题研究份量要适当， 研究内容中必须有自己的见解和观点。3.开题报告的字数不少于2000字（艺术类专业不少于1000字），格式按华中科技大学武昌分校本科毕业设计/论文撰写规

2、范的要求撰写。4. 指导教师和责任单位必须审查签字。5开题报告单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用A4纸打印后填写。6. 此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在系在基础上提出调整方案，报学校审批后执行。华中科技大学武昌分校学生毕业论文开题报告学 生 姓 名 陈 星学 号20081182103专业班级 光信0803班系别信息科学与技术系指导教师 李 宏 棋职称 讲 师课题名称 脉冲CO2激光测距技术及其在国防领域的应用研究 1课题研究的目的和意义 激光测距系统由于采用了具有高亮度，单色性好，方向性强的激光光源，在较小尺寸的光学天线情况下可以得到方向性很好的窄光束。

3、目前用于脉冲测距的激光一般采用短脉冲和超短脉冲，出于激光脉冲宽度只有十来纳秒，从而可以有效地提高测量的时间分辨率。因此，与无线电定位相比，激光测距具有测距精度高，抗干扰能力强等优点。脉冲CO2激光测距因其更能实现人眼安全的优势，在许多应用领域都有很好的应用前景，得到了极大的关注。近几年来应用范围主要是在国防领域的发展，其技术本身也在不断的完善中。随着对人眼安全考虑，CO2脉冲激光测距以其独特的优点受到人们的高度重视。激光测距方法从原理上分主要有相位测距法和脉冲测距法两种。由于相位测量技术较为成熟，因此测距精度较高，目前的测距技术大多采用此法，但相位测距电路较为复杂，技术难度较大，测程短。而其中

4、脉冲激光测距的应用领域也是越来越宽广，比如，地形测量、战术前沿测距、导弹运行轨道跟踪以及人造卫星、地球到月亮距离的测量等。脉冲激光测距法是利用激光脉冲持续时间非常短，能量相对集中，瞬时功率很大（可达几兆瓦）的特点， 在有合作目标的情况下，脉冲激光测距可以达到极远的测程；如果只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射所取得的微弱反射信号，也是可以测距的。脉冲式测距方法结构简单，信号易于处理，并且易于实现实时测量，具有测程长的优点，因此发展潜力很大,因而脉冲激光测距法应用较多。1.1 脉冲CO2激光器在军事上研究的目的脉冲激光测距技术作为现代军事侦察技术和距离探测设备的重要技术之一，对提高防空海上作战中近

5、程 ，精确打击及陆上武器攻击的命中精度方面已起到了关键作用。可以说，未来武器系统的发展及其命中精度的提高将在很大程度上依赖于激光测距技术的发展。激光测距是指根据激光往返待测距离的时间来测定距离的方法，激光测距技术是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术，因其良好的测距性能而广泛应用在军事和民用领域。曼频移 NdYAG 和 Er玻璃以及 CO2 脉冲激光测距仪。1.轻型便携式脉冲激光测距仪 轻型便携式脉冲激光测距仪包括步兵和炮兵侦察用的手持式以及前沿侦察和前沿对空2.地面车载脉冲激光测距仪地面车载脉冲激光测距仪包括坦克、步兵战车(IFV)、火控、对空防御、火炮或导弹制 导火控以及目前发展

6、的地面车载激光测距仪目标指示器等。其主要技术性能：最大测程3.对空火炮和导弹防御脉冲激光测距仪 对空防御的脉冲激光测距仪以及采用了自保护措施的步兵战车对空防御脉冲激光测距4.机载脉冲激光测距仪 机载脉冲激光测距仪可以用来装备武装直升机的导弹指令制导和装备固定翼飞机，用于5.舰载脉冲激光测距仪 舰载脉冲激光测距仪的发展在轻型便携式、车载和对空防御激光测距仪之后，它包括水面舰载和潜艇潜望两大类。2课题研究方案和主要内容2.1研究方案 近20年来军用脉冲激光测距机的改进主要集中在人眼安全上。应用二极管泵浦技术， 提高稳定性和可靠性等方面。人眼安全是今后激光测距机的发展趋势。其中CO2激光测距机因在获

7、得人眼安全的同时，能与热成像仪兼容而受到重视。激光测距机以它的优越性而成为人眼安全激光测距机的研究热点。 脉冲激光测距系统由三部分组成：激光发射部分，激光接收部分和信号处理部分。首先由半导体激光器发射一个激光脉冲，该激光脉冲经过发射光学系统准直后射向目标（本实验中激光通过一段光纤传播），同时在主波取样透取出主波的一小部分作为参考脉冲送入接收系统，经过光电探测器转换为电脉冲后，再经放大器放大后开启门电路，这时计数器开始计数。经过一段时间后，被目标发射回来的回波脉冲信号（本实验中是经过光纤传播后的信号）通过接收光学系统的汇聚之后，射到探测器上，经过光电转换和放大后变成电信号进入门电路，使门电路关闭

8、，计数器停止计数。这样，从开门到关门计数器进入N个脉冲，则可测得这段光纤的长度R=Nc/2f。 原理框图如下： 图 2-1 脉冲激光测距原理框图 脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间，光速 和往返时间 的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。即2.2 主要内容(一)脉冲激光测距在军事上的应用1.轻型便携式脉冲激光测距仪 轻型便携式脉冲激光测距仪包括步兵和炮兵侦察用的手持式以及前沿侦察和前沿对空控制(FAC)双用途的激光测距仪目标指示器。对上述用途的系统，要求机动灵活、重复轻、体积小、用电池组作电源、可靠性和维修性高

9、以及单一产品的成本低等。2.地面车载脉冲激光测距仪 地面车载脉冲激光测距仪包括坦克、步兵战车(IFV)、火控、对空防御、火炮或导弹制导火控以及目前发展的地面车载激光测距仪目标指示器等。其主要技术性能：最大测程410km，测距精度±510m，目标分辨约 20m，重复频率 0.11Hz，束散角 0.41mrad。3.对空火炮和导弹防御脉冲激光测距仪 对空防御的脉冲激光测距仪以及采用了自保护措施的步兵战车对空防御脉冲激光测距仪均应按火控系统和作战系统的要求工作，在距离和距离速率以内对空中高速机动目标提供 稳定的跟踪信息和距离信息，以对抗武装直升机、隐身飞机和巡航导弹、反辐射导弹的威胁。4.

10、机载脉冲激光测距仪 机载脉冲激光测距仪可以用来装备武装直升机的导弹指令制导和装备固定翼飞机，用于封锁支援的光电飞行器等目标以及拦截飞机和导弹的攻击。这些典型应用一般采用 1.06m 的 NdYAG 激光测距仪并具有激光测距和目标指示的能力，或者采用 1.54m 波长的人眼安 全喇曼频移 NdYAG 脉冲激光测距仪_目标指示器等，以保护机载系统完成作战任务或主动 攻击空中的光电目标。5.舰载脉冲激光测距仪 舰载脉冲激光测距仪的发展在轻型便携式、车载和对空防御激光测距仪之后，它包括水面舰载和潜艇潜望两大类。 水面舰载脉冲激光测距仪在技术性能指标方面与车载火控和对空防御激光测距仪相同，在环境使用方面

11、要适应舰载海空、海面以及海上盐雾的荷刻要求，而在体积、重量、电效率、维护保养能力和成本等方面的要求又不苛刻。因此，目前大量用来装备常规火控和对空防御 的海军舰只，如掩护(无声雷达)舰载飞机回收和与红外热成像、电视等组成跟踪系统，全天候监视和跟踪空中目标等独特的舰上应用正在出现，其应用前景相当广泛。（二）脉冲激光测距的发展和前景在当今这个科技发达的社会，脉冲激光测距的应用越来越普遍。在很多领域，如电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，军事，农业，林业，房地产，休闲、户外运动等都用到脉冲激光测距仪。脉冲激光测距仪一般具有精确度和分辨率高、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优

12、点，因而应用领域广、行业需求众多，市场需求空间大。 当前脉冲激光测距仪的发展趋势是向测量更安全、测量精度高、系统能耗小、体积小型化方向发展。3研究方法及技术途径3.1研究方法明确课题的目的和意义，通过上网查资料了解课题的国内外发展状况，了解到脉冲激光测距具有很多的优点，且主要应用于军事方面，在老师的帮助下我基本完成对课题的把握。通过翻看相关书籍构思设计方案的主要内容，在内容上我主要阐述了各种不同的脉冲激光测距仪在军事上的应用，并对其进行了比较，然后通过上网和各种书籍了解到脉冲激光测距的发展现状和未来的发展前景。最后在老师的指导下，我逐渐完善方案，得出方案，并对论文进行了总结和整理。3.2技术途

13、径激光测距设备对准测量目标，发送光脉冲，光脉冲在经过光学镜头时，一束被透镜前的平面镜反射，进入激光反馈计时模块，经光电转换及放大滤波整流后，电平信号送入时间数字转换芯片的开始计时端；另一束激光脉冲经过透镜压缩发散角后，开始飞行，遇到目标障碍物后发生漫反射，部分激光返回到激光接收处理电路，同样地，经过光电转换及放大滤波整流后，所形成的电平信号送入时间数字转换芯片结束计时端，即完成整个测量过程。4实施计划1-4周：了解课题目的与要求，查询相关资料，撰写开题报告以及外文翻译，制作好PPT，准备开题答辩；5-6周： 研究脉冲CO2激光测距的结构和工作原理，并了解脉冲CO2激光测距的优缺点,以及脉冲激光

14、测距在国防上的应用研究和未来的发展前景；7-10周：按照设计要求，上网查阅资料，了解国外脉冲激光测距在军事上应用的种及比较其优缺点；11-12周：完善论文的构思，并向老师请教不懂的问题；13-14周：撰写毕业设计论文初稿；15周：修改完善论文，检查内容正确性和格式的规范性，准备答辩；16周：准备论文答辩，完成论文装订和相关资料的整理和存档。5主要参考文献（不少于5篇，其中外文文献至少1篇）1 巴伊鲍巴金激光技术手册北京：机械工业出版社，2002：275-2802 安连生，李林，李金臣应用光学北京：北京理工大学出版社，2000：122-126.3 郑义军，王旭，谭荣清等.2KHz重复频率紧凑型T

15、EA CO2激光器.光电技术应用. 2011，(26):12-14.4 李殿军，杨贵龙.TEA CO2激光器主放电延迟时间对效率的影响J光学精密工 程.2006,14（5）：807-810. 5 孙宇，曲彦臣，赵卫疆等.小型化高能输出TEA CO2激光器的实验研究J.激光与红外，2007,37（9）：835-840. 6 程成.CO2激光器五种混合气体压强优化J.强激光与粒子束，2002,14（1）： 49-52.7 高桂珍，文建国，蔡德芳等.TEA CO2激光器中气体组分对放电状态的影响J. 光学学报，1994,14（6）：574-578.8 卢宏，程祖海，左都罗等.高单脉冲能量重复频率TEA CO2激光器J.中国激光，2008,35（sl）：57-60.9 程永强，谭荣清，郑义军等.光栅选线TEA CO2激光快速调谐实验研究J.红外 与激光工程，2007,36（5）：635-638.10 M. J. T