一种高速全波形采集与高精度定位技术研究_黄武煌

第34卷第1期2013年1月

仪器仪表学报

Chinese Journal of Scientific Instrument

Vol.34No.1Jan．2013

收稿日期：2012-

04Received Date ：2012-04

*基金项目：中央高校基本科研基金（A03007023801217，A03008023801080）资助项目

一种高速全波形采集与高精度定位技术研究

*

黄武煌，王厚军，叶

芃

（电子科技大学自动化工程学院

成都611731）

摘

要：分析了新一代脉冲激光遥感对回波的全波形参量信息的需求，然后采用高精度时间间隔测量与全波形采集相结合的

构架，通过精确的触发定位与完整的波形数据存储来获得回波全波形的精确时间与幅度信息，最终实现了一种高速全波形数据采集与波形序列定位系统的设计。对脉冲时间间隔测量与全波形数据存储关键技术作了着重阐述，提出了一种双脉冲沿的时间间隔测量校正方法，并进行了误差和测试分析。结果表明，系统的波形采集与定位精度高、性能可靠且易于控制，应用在激光遥感系统中将提高后续的数据分拣与反演分析处理能力，从而提升复杂目标成像及其特征提取的精度（可达1．83cm ）。关键词：激光遥感；全波形采集；序列定位；时间间隔测量；双脉冲沿测量

中图分类号：TP274+

．2

文献标识码：A 国家标准学科分类代码：510．8040

Research on high-speed full-waveform acquisition and high-precision

positioning technology in laser remote sensing

Huang Wuhuang ，Wang Houjun ，Ye Peng

（School of Automation Engineering ，University of Electronic Science and Technology of China ，Chengdu 611731，China ）

Abstract ：The requirement of echo full-waveform parameters in new generation pulsed laser remote sensing is ana-lyzed ；then adopting the combination architecture of high-accuracy time interval measurement and full-waveform ac-quisition ，the precise time and amplitude information of the echo full-waveform are obtained using accurate trigger po-sitioning and complete waveform data storage ；finally a system design of high-speed full-waveform data acquisition and

waveform-sequence positioning is achieved．In the paper ，the key technologies of pulse time interval measurement and

full-waveform data storage are elaborated ，

and a correction method of time interval measurement based on dual-pulse edge is proposed．At the same time ，error and test analysis is also performed．The result indicates that the system fea-tures high-accuracy waveform acquisition and positioning ，reliable performance and easy to control．Applied in laser remote sensing ，the system will improve the analysis and processing capability of follow-up data sorting and inversion ，and promote the accuracy of complex target imaging and feature extraction （up to 1．83cm ）．Keywords ：laser remote sensing ；full-waveform acquisition ；sequence positioning ；time interval measurement ；dual-pulse edge measurement

1引言

激光遥感技术由于具有较高距离、角度和速度分辨

率，能同时获取目标距离与强度等图像，以及强抗干扰性等特点，成为了复杂背景下最具潜力的目标探测模式，已广泛应用于森林调查、地貌测绘、武器制导等领域的目标图像绘制与识别

［1］

。

以往的激光探测主要通过获取发射脉冲与回波脉冲之间的时间间隔来获取距离图像信息，只能用于提供目标水平分布的信息，无法获得目标的特性及垂直结构信息，因为其中的回波波形所包含的丰富信息并没有得到充分利用。新一代脉冲激光成像系统采用了对回波波形进行全波形分析技术，其发射单次激光脉冲即可获取一个激光脚印内复杂目标的回波全波形信息，并可充分分

析其脉冲时间、幅度、脉宽及脉冲个数等综合信息

［2-3］。