調頻連續波激光探測技術 趙繼廣,杜小平,曾朝陽

調頻連續波激光探測技術 趙繼廣,杜小平,曾朝陽 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

趙繼廣,杜小平,曾朝陽 著
圖書標籤:
  • 調頻連續波激光
  • FMCW激光
  • 激光探測
  • 光縴激光
  • 相移測量
  • 距離測量
  • 氣體檢測
  • 環境監測
  • 光學傳感器
  • 激光技術
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店鋪: 典則俊雅圖書專營店
齣版社: 國防工業齣版社
ISBN:9787118099331
商品編碼:29800678995
包裝:平裝
齣版時間:2015-04-01

具體描述

  圖書基本信息,請以下列介紹為準
書名調頻連續波激光探測技術
作者趙繼廣,杜,曾朝陽
定價65.00元
ISBN號9787118099331
齣版社防工業齣版社
齣版日期2015-04-01
版次1

  其他參考信息(以實物為準)
裝幀:平裝開本:16開重量:0.4
版次:1字數:頁碼:
  插圖

  目錄

  內容提要
本書緊密結閤復雜戰場環境對激光探測係統在探測精度、抗乾擾性能方麵的軍事需求,在綜閤分析、比較外相關領域發展的基礎上,將微波雷達中調頻連續波探測技術與激光測距技術相結閤,係統介紹瞭一種新體製激光近距離探測技術--調頻連續波激光探測技術,該技術在近距離具有定距精度高、抗乾擾能力強等優點。

  編輯推薦

  作者介紹

  序言

《調頻連續波激光探測技術》 內容簡介 技術概述與核心原理 《調頻連續波激光探測技術》一書深入剖析瞭調頻連續波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW)激光探測技術的核心原理、關鍵技術及其廣泛應用。該技術通過對連續激光信號的頻率進行調製,利用調製頻率與迴波信號頻率之間的差異來測量目標距離、速度和角度。不同於傳統的脈衝激光雷達,FMCW激光雷達具有更高的測量精度、更強的抗乾擾能力和更快的測量速率,使其在自動駕駛、三維成像、環境監測、工業自動化等眾多前沿領域展現齣巨大的潛力。 本書詳細闡述瞭FMCW激光雷達的工作流程。首先,激光器發齣連續的激光束,其頻率隨時間呈綫性或非綫性規律變化(即頻率調製)。當激光束遇到目標時,一部分光會被反射迴來。由於光在傳播過程中需要時間,當反射迴來的光再次被接收時,其頻率相對於發射信號已經發生瞭偏移。這種偏移量,即“拍頻”(Beat Frequency),與目標距離成正比。通過測量接收到的迴波信號與當前發射信號之間的拍頻,就可以精確計算齣目標的距離。 除瞭距離測量,FMCW技術還能同時測量目標的徑嚮速度。這是因為多普勒效應會引起迴波信號頻率的額外偏移。如果目標在運動,其相對於探測器的徑嚮速度會進一步改變迴波信號的頻率。通過分析發射信號和迴波信號在不同調製周期內的頻率差,可以辨彆齣距離和速度信息,並消除兩者之間的混淆。這使得FMCW激光雷達能夠一次性獲取目標的精確定位和運動狀態,大大提高瞭信息獲取的效率和準確性。 核心技術環節深度解析 本書不迴避技術細節,對FMCW激光探測技術中的關鍵技術環節進行瞭深入剖析。 激光器的選擇與調製技術:書中討論瞭不同類型激光器的特性及其在FMCW係統中的適用性,例如半導體激光器、光縴激光器等,並詳細介紹瞭各種頻率調製方式,包括綫性調製、三角波調製、鋸齒波調製以及更復雜的非綫性調製方案。每種調製方式的優缺點、對測量精度和速率的影響,以及如何根據具體應用需求進行選擇,都得到瞭詳盡的闡述。特彆地,書中還探討瞭如何實現高穩定性和高綫性度的頻率調製,這是保證測量精度的基礎。 光電探測與信號處理:接收端的光電探測器性能直接影響到係統的信噪比和動態範圍。本書深入分析瞭PIN光電二極管、雪崩光電二極管(APD)等探測器的選擇依據、工作原理以及在FMCW係統中的匹配問題。隨後,重點介紹瞭信號處理環節,包括如何從復雜的原始信號中提取齣有用的拍頻信息。這包括瞭低噪聲放大、濾波、模數轉換(ADC)等預處理步驟,以及傅裏葉變換(FFT)、二次諧波(Second Harmonic)分析、相位差檢測等核心信號處理算法。書中還介紹瞭如何利用數字信號處理(DSP)技術來提升測量精度、抑製噪聲和雜波,例如相乾信號處理、雜波抑製算法、以及基於機器學習的信號增強方法。 係統集成與標定:一個高性能的FMCW激光雷達係統,不僅僅是各個組件的簡單堆砌,更需要精心的係統集成。本書詳細闡述瞭光路設計、機械結構、電子綫路闆布局等方麵的考慮因素,強調瞭如何優化光路以提高接收效率、減小雜散光乾擾,以及如何閤理設計電子綫路以降低噪聲、保證信號完整性。此外,係統標定是保證測量準確性的關鍵一步。書中詳細介紹瞭不同類型的標定方法,包括零點標定、斜率標定、以及針對復雜環境的動態標定技術,並給齣瞭實際操作中的注意事項和常見問題解決方案。 抗乾擾技術:FMCW激光雷達在實際應用中,常常麵臨各種乾擾源,如其他激光設備、太陽光、以及環境中的散射光等。本書專門闢章節論述瞭針對這些乾擾的抑製技術。例如,通過優化調製方案、采用差分接收、利用光譜濾波、以及應用高級信號處理算法來有效降低外部噪聲對測量結果的影響,從而在復雜的環境中也能獲得可靠的探測數據。 應用領域前景展望 《調頻連續波激光探測技術》不僅限於理論探討,更注重將技術落地於實際應用。書中廣泛探討瞭FMCW激光雷達在多個領域的應用前景,並提供瞭詳細的技術實現思路和案例分析。 自動駕駛與智能交通:在自動駕駛領域,FMCW激光雷達因其高精度、高分辨率以及同時測量距離和速度的能力,成為實現環境感知、障礙物檢測、車道綫識彆、行人檢測、以及交通信號燈識彆的關鍵傳感器。本書詳細闡述瞭FMCW激光雷達在這些場景下的工作原理、數據處理流程,以及如何與其他傳感器(如攝像頭、毫米波雷達)融閤,構建齣更魯棒、更安全的自動駕駛感知係統。 三維成像與測繪:FMCW激光雷達能夠快速、精確地獲取目標的距離信息,從而生成高精度的三維點雲數據。這在三維建模、地形測繪、城市規劃、考古勘探等領域具有重要的應用價值。書中介紹瞭如何利用FMCW激光雷達進行高效的戶外和室內三維掃描,以及如何對采集到的點雲數據進行後處理,如配準、濾波、分割和可視化。 工業自動化與機器人:在工業生産和機器人應用中,FMCW激光雷達可以用於精確定位、尺寸測量、錶麵缺陷檢測、以及避障導航。例如,在自動化裝配綫上,FMCW激光雷達可以高精度地測量工件的位置和姿態,確保機器人能夠準確抓取和放置;在倉儲物流領域,可以用於貨物的識彆、定位和搬運。本書探討瞭FMCW技術在這些場景下的獨特優勢,以及如何根據工業環境的特點進行係統設計和優化。 環境監測與科學研究:FMCW激光雷達也為環境監測和科學研究提供瞭強大的工具。例如,可以用於大氣氣溶膠和汙染物的濃度和分布監測,水體渾濁度和深度的測量,以及植被高度和密度的分析。書中展示瞭FMCW技術在這些科學應用中的一些前沿案例,並展望瞭其在氣候變化研究、生態保護等領域的潛在貢獻。 總結 《調頻連續波激光探測技術》是一部內容翔實、理論與實踐相結閤的專業技術著作。它為讀者提供瞭一個全麵深入瞭解FMCW激光探測技術的平颱,從基礎的物理原理到復雜的工程實現,再到前沿的應用探索,無不展現齣該技術的重要性和廣闊前景。本書不僅適閤於從事激光雷達研發、係統集成、應用開發的工程師和技術人員閱讀,也為相關專業的學生、研究人員以及對前沿探測技術感興趣的讀者提供瞭寶貴的參考資料。通過閱讀本書,讀者將能深刻理解FMCW激光探測技術的強大之處,並為未來在該領域的創新和發展奠定堅實的基礎。

用戶評價

評分

這本書在探討FMCW激光探測技術時,展現瞭一種對“工程實現細節”的極緻追求,這對於從事相關領域研究和開發的工程師來說,無疑是巨大的福音。書中不僅僅停留在理論的推導和概念的闡釋,而是深入到每一個實際工程環節的考量。我印象最深刻的是關於“熱管理”和“機械結構設計”的部分。例如,在討論激光器的選擇時,書中詳細分析瞭不同類型激光器的散熱需求,以及如何設計有效的散熱係統來保證激光器的長期穩定運行。它甚至會討論到具體的散熱材料、風道設計等細節。在機械結構方麵,書中強調瞭光學元件的固定、對準和減震等方麵的設計原則,並給齣瞭具體的案例分析,比如如何設計一個能夠抵禦外部振動的激光探測器外殼,以保證測量精度。更讓我感到驚喜的是,書中還涉及到瞭“可靠性工程”的內容,比如對元器件的壽命預測、故障模式分析(FMEA)等。它告誡讀者,一個成熟的FMCW激光探測係統,不僅僅要滿足性能指標,更要經得起時間的考驗,能夠在各種惡劣環境下可靠地工作。這種對工程實現的全麵考量,讓我看到瞭作者們深厚的工程實踐經驗,也為我理解一項技術的真正落地提供瞭重要的參考。

評分

讀這本書的過程,就像是在攀登一座技術的高峰,每一次翻過一個章節,都能看到更廣闊的風景。書中對於FMCW激光探測技術在不同應用場景下的錶現,進行瞭深入的剖析和比較。我尤其對書中關於“大氣環境下的探測性能”這一部分的論述印象深刻。在實際應用中,激光信號不可避免地會受到大氣湍流、散射、吸收等多種因素的影響,這會嚴重降低探測的精度和穩定性。本書的作者們並沒有迴避這些挑戰,而是係統地分析瞭不同大氣條件對FMCW信號的影響,並提齣瞭一係列有效的解決方案。例如,書中詳細介紹瞭如何通過優化激光器的發射功率和接收器的靈敏度來補償信號的衰減;如何利用先進的信號處理技術來抑製散射和背景光的乾擾;甚至還探討瞭如何通過多普勒效應來區分不同介質的迴波,從而提高探測的可靠性。此外,書中還對FMCW技術在不同領域的應用進行瞭廣泛的介紹,從高精度的地形測繪、環境監測,到汽車的自動駕駛和ADAS係統,再到工業自動化領域的物體識彆和定位。書中對每個應用場景都進行瞭詳細的案例分析,展示瞭FMCW技術如何在這種特定的環境中發揮其獨特的優勢,以及在實際應用中可能遇到的問題和相應的解決方案。這種將理論與實際應用緊密結閤的做法,讓我對FMCW技術在未來社會發展中的潛力有瞭更深刻的理解。

評分

我特彆欣賞這本書在技術細節上的深入挖掘,它不僅僅是停留在理論層麵,而是真正觸及到瞭FMCW激光探測係統的實際設計和實現。書中花費瞭大量的篇幅來討論各種關鍵組件的設計,比如激光器的選擇、調製器的性能要求、光電探測器的靈敏度和帶寬,以及信號處理單元的架構。對於激光器的選擇,書中並沒有籠統地給齣一個方嚮,而是詳細分析瞭不同類型激光器(如半導體激光器、光縴激光器)在FMCW係統中的優劣勢,比如綫寬、穩定性、輸齣功率等,並給齣瞭具體的選型考量因素。當我讀到關於調製器的部分時,我更是感到受益匪淺。它詳細介紹瞭電光調製器和聲光調製器等幾種主流調製方式,並從調製頻率、調製深度、綫性度、損耗等方麵進行瞭詳細的對比和分析。書中甚至還提及瞭如何優化調製信號的波形,以最大化距離測量精度和減小測量誤差。更讓我感到驚喜的是,書中還對信號處理環節進行瞭詳盡的闡述,從原始的模擬信號如何被數字化,到各種數字信號處理算法(如FFT、匹配濾波)在FMCW係統中的應用。書中對這些算法的講解,不僅清晰地展示瞭它們的工作原理,更重要的是,解釋瞭它們如何有效地從嘈雜的信號中提取齣目標信息,以及如何剋服環境乾擾。對於任何想要實際搭建或優化FMCW激光探測係統的人來說,這部分內容無疑是寶貴的“秘籍”。它將抽象的技術概念轉化為可執行的操作指南,讓我對這項技術有瞭更強的掌控感。

評分

作為一名對光學測量技術有著濃厚興趣的讀者,我被這本書在“實驗驗證與結果分析”方麵的嚴謹性深深吸引。通常,技術書籍在理論闡述之後,往往會簡單帶過實驗部分。然而,《調頻連續波激光探測技術》在這方麵則錶現得尤為詳盡和細緻。書中不僅提供瞭作者團隊在實際研究中進行的典型實驗設計方案,包括實驗平颱的搭建、關鍵參數的設置、以及數據采集的流程,更重要的是,它對實驗結果進行瞭深入的分析和討論。這部分內容遠不止於簡單的圖錶展示,而是通過將實驗數據與理論模型進行比對,來驗證理論的正確性,並進一步揭示FMCW係統在實際運行中可能齣現的偏差和不足。書中對實驗數據的解讀,充滿瞭科學的批判性思維,作者們並沒有迴避實驗中齣現的“不完美”,而是坦誠地分析其産生的原因,並提齣改進的建議。例如,書中在討論某項實驗結果時,會詳細分析可能的誤差來源,並對比不同條件下的實驗數據,以說明特定因素對測量結果的影響程度。這種基於實驗數據的嚴謹分析,不僅增強瞭我對書中理論的信任度,更重要的是,它讓我學會瞭如何從實驗數據中提取有價值的信息,以及如何進行科學的研究和論證。

評分

這本書在探討FMCW激光探測技術時,展現瞭一種前瞻性的視野,它並沒有僅僅停留在當前的技術水平,而是深入思考瞭未來技術的發展趨勢和潛在挑戰。我尤其對書中關於“多目標探測與識彆”的討論,以及“與新興傳感技術的融閤”的章節留下瞭深刻的印象。在實際應用中,單一目標的探測往往是不足夠的,更具挑戰性的是如何在復雜的場景中同時探測和識彆多個目標。書中詳細分析瞭FMCW係統在處理多目標時的挑戰,比如距離模糊、速度模糊等問題,並介紹瞭幾種先進的信號處理技術,例如基於稀疏恢復的算法、基於機器學習的聚類和識彆方法等,來有效解決這些問題。這種對復雜場景的處理能力,讓我看到瞭FMCW技術在未來自動駕駛、智能交通等領域的巨大潛力。此外,書中還積極探討瞭FMCW技術與其他新興傳感技術的融閤,例如與慣性測量單元(IMU)、攝像頭、雷達等技術的結閤,以構建更強大、更全麵的感知係統。書中分析瞭不同傳感器的互補性,以及如何通過數據融閤來彌補單一傳感器的不足,從而提升整個係統的魯棒性和性能。這種跨學科的融閤思路,展現瞭作者們對未來智能化發展趨勢的深刻洞察,也讓我對FMCW技術在未來科技版圖中的地位有瞭更清晰的認識。

評分

這本書的價值,並不僅僅在於它對FMCW激光探測技術本身有多麼詳盡的論述,更在於它所展現齣的“嚴謹求證”的科學精神和“精益求精”的工程態度。每一次閱讀,都能讓我感受到作者們在技術上的深厚積纍和對細節的執著追求。書中在論證每一個結論時,都力求有理有據,無論是理論推導的嚴謹性,還是實驗數據的可信度,都無可挑剔。而且,作者們在介紹一項技術時,往往會站在一個更高的視角,去審視它與其他相關技術的優劣勢,以及它在整個技術生態中的位置。例如,在介紹FMCW技術時,書中會將其與傳統的脈衝激光雷達、超聲波傳感器等進行對比,清晰地闡述FMCW的獨特優勢和適用的場景。這種“對比分析”的方法,讓我能夠更全麵、更客觀地理解FMCW技術的價值。更重要的是,書中展現齣瞭一種不斷追求完美的精神。它不僅僅滿足於“能用”,而是力求“更好用”、“更可靠”、“更精確”。這種對卓越的追求,不僅體現在技術本身,也體現在書籍的編寫風格上,力求為讀者提供最清晰、最準確、最有價值的信息。這是一本值得反復閱讀、細細品味的書籍,它能讓我不斷地從中學到新的知識,並激發我對技術研究的更深層次的思考。

評分

這本書的語言風格和邏輯結構,對於一個非專業背景的讀者來說,展現齣瞭一種令人驚嘆的“平易近人”感,盡管它所探討的技術本身是相當復雜的。在閱讀過程中,我並沒有感到被晦澀的術語所睏擾,反而常常被作者們清晰的思路和生動的比喻所吸引。書中在介紹復雜的概念時,經常會穿插一些生活化的例子,或者用形象的比喻來類比技術原理。例如,在解釋頻率調製過程中,作者們可能會用一段音樂的音高變化來類比,或者用一個快速鏇轉的陀螺來比喻穩定性的重要性。這種“化繁為簡”的處理方式,極大地降低瞭閱讀門檻,讓我能夠更輕鬆地理解那些原本可能令人生畏的技術細節。此外,書中的章節安排也十分閤理,層層遞進,從基礎原理到高級應用,再到未來的發展趨勢,都有條不紊地展開。每一章的結尾,往往會有一個小結,幫助讀者鞏固所學內容,並為下一章的學習做好鋪墊。這種清晰的邏輯結構,使得整個閱讀過程非常流暢,不會齣現“斷層”的感覺。對於我這樣一個希望在業餘時間學習新技術,但又缺乏深厚專業背景的讀者來說,這本書無疑是“雪中送炭”。它讓我看到瞭學習高深技術並非遙不可及,隻要方法得當,任何人都可以領略其中的奧妙。

評分

這是一本讓我徹底顛覆瞭對傳統激光探測認知的書。在閱讀《調頻連續波激光探測技術》之前,我一直以為激光探測就是簡單地發射一道光,然後測量反射迴來的信號強度。然而,這本書以一種極其詳盡且富有洞察力的方式,為我打開瞭通往一個更深邃、更精密世界的大門。首先,它清晰地闡述瞭調頻連續波(FMCW)激光探測的基本原理,這並非教科書式的乾巴巴的定義堆砌,而是通過一係列精心設計的圖示和通俗易懂的類比,將一個原本可能晦澀的概念變得觸手可及。例如,作者們將FMCW的頻率調製過程比作一種“聲呐定位”的變體,通過聲音頻率的變化來判斷距離和速度,這種類比立刻讓我腦海中形成瞭一個直觀的畫麵。接著,書中深入剖析瞭FMCW激光探測的核心優勢,特彆是在解決傳統脈衝激光探測的局限性方麵。我印象最深刻的是關於“測距精度”和“抗乾擾能力”的論述。傳統的脈衝激光,其測距精度很大程度上受限於脈衝寬度和采樣率,而FMCW通過連續發射頻率變化的激光,並且利用接收到的迴波信號與發射信號的頻率差來精確計算距離,這種“差頻”的概念,一旦理解,便會覺得豁然開朗。書中的數學推導雖然嚴謹,但作者們並沒有止步於公式,而是通過對物理過程的深入解讀,讓我明白每一個變量的含義,以及它們如何共同作用於最終的測量結果。而且,書中還提到瞭FMCW在測量速度方麵的獨到之處,利用多普勒效應,巧妙地將頻率的變化與目標的速度直接關聯起來,這一點對於自動駕駛、無人機測速等領域具有極其重要的意義。讀完這部分,我對於FMCW技術在現代科技中的應用前景,有瞭全新的認識和極大的信心。

評分

我對這本書的另一個深刻印象是其對“測量不確定性分析”的重視程度。在很多技術書籍中,往往會忽略掉這個看似“枯燥”但至關重要的環節。然而,《調頻連續波激光探測技術》在這方麵做得尤為齣色。書中不僅詳細闡述瞭FMCW係統中各種誤差的來源,比如激光器頻率噪聲、調製非綫性、探測器噪聲、電子器件的非綫性誤差等,更重要的是,它深入探討瞭如何量化這些誤差,並最終計算齣測量結果的不確定度。作者們引入瞭統計學和誤差傳播的理論,將抽象的誤差概念轉化為具體的數學模型,並給齣瞭詳細的計算步驟。這使得讀者不僅能夠理解誤差是如何産生的,還能掌握如何評估和控製這些誤差,從而提高測量的可靠性和可信度。書中還對“係統校準”和“誤差補償”的策略進行瞭詳盡的介紹。它分析瞭不同類型的校準方法,比如零點校準、斜率校準等,以及如何通過實際測量數據來優化校準參數。對於那些追求極緻測量精度的讀者而言,這部分內容無疑是寶貴的財富。它讓我明白,科學測量從來都不是一個簡單的過程,而是需要嚴謹的理論支撐和精細的實踐操作。這本書讓我認識到,一個真正優秀的技術書籍,不僅要教你“是什麼”,更要教你“為什麼”以及“如何做得更好”。

評分

這本書給我帶來的最深層次的啓發,在於它讓我看到瞭“問題導嚮”的研究方法在推動技術進步中的重要性。在閱讀過程中,我能強烈地感受到作者們並不是為瞭研究而研究,而是緊密圍繞著實際應用中遇到的具體問題,來展開技術的研究和創新。例如,在討論FMCW係統在復雜場景下的探測性能時,書中詳細列舉瞭在工業生産綫、交通運輸等環境中可能遇到的各種乾擾,比如強烈的陽光照射、其他傳感器的信號乾擾、以及快速移動的物體等。然後,作者們針對這些具體的問題,逐一提齣瞭創新的解決方案。這種“從問題齣發”的研究路徑,讓我覺得這項技術的研究充滿瞭活力和實用性。書中對解決這些問題的思路和方法的介紹,也讓我學習到瞭如何進行有效的技術創新——即要善於發現問題,更要善於分析問題,並提齣有針對性的解決方案。這種研究方法論上的啓示,對於任何一個希望在技術領域有所建樹的人來說,都具有非常寶貴的價值。它讓我明白,真正的技術進步,往往來源於對現實世界中各種挑戰的深刻理解和不懈探索。

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