激光雷达的测距特性及其测距精度研究_姜海娇

第３８卷　第５期２０１１年５月

中　国　激　光

Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．５

，Ｍａ２０１１激光雷达的测距特性及其测距精度研究

姜海娇　来建成＊　王春勇　李振华

（）南京理工大学理学院，江苏南京２１００９４

摘要　通过实验研究了阈噪比（不变时信噪比（对激光雷达测距特性的影响，结果表明，信噪比远高于ＴＮＲ）ＳＮＲ）阈噪比时，激光雷达测距数据的离散分布服从正态分布，且随着信噪比的降低，测距数据离散分布逐渐偏离正态分呈现上升沿陡下降沿缓的形式；当信噪比接近阈噪比时，测距数据的离散分布又逐渐趋向于正态分布，但此时布，

采用置信概率６激光雷达的漏测率迅速增加。在此基础上，８．２％对应置信区间的一半来衡量激光雷达的测距精度，并给出了测距精度计算方法，它能更准确地表征激光雷达测距数据的密集度，具有更好的普适性。关键词　激光技术；激光雷达；测距精度；置信概率；置信区间；信噪比

：／中图分类号　ＴＮ９５８．９８　　　文献标识码　Ａ　　　ｄｏｉ１０．３７８８ＣＪＬ２０１１３８．０５１４００１

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＲａｎｉｎＰｒｏｅｒｔｏｆＬａｓｅｒＲａｄａｒａｎｄＩｔｓＲａｎｅＡｃｃｕｒａｃ　　　　　　　　ｇｇｐｙｇｙ　　

ＪｉａｎＨａｉｉａｏａｉＪｉａｎｃｈｅｎａｎＣｈｕｎｏｎｉＺｈｅｎｈｕａ　Ｌ　　Ｗ　Ｌ　ｇｊｇｇｙｇ　　

（ＳｃｈｏｏｌｏＳｃｉｅｎｃｅ，ＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ　ＴｅｃｈｎｏｌｏＮａｎｉｎＪｉａｎｓｕ２１００９４，Ｃｈｉｎａ）　　ｆｊｇｙｆｇｙ，ｊｇ，ｇ　　　　Ａｂｓｔｒａｃｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｓｉｎａｌｔｏｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ（ＳＮＲ）ｏｎｔｈｅｒａｎｉｎｒｏｅｒｔｏｆｌａｓｅｒｒａｄａｒｗｉｔｈｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｔ　　　　　　　　　　　　ｇｇｇｐｐｙ　　

ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｔｏｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ（ＴＮＲ）ａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｃｏｍｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｂｅｘｅｒｉｍｅｎｔｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｗｈｅｎＳＮＲｉｓ　　　　　　　　　　　ｐｙｙｐ　　ｈｉｈｅｒｔｈａｎＴＮＲ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｒａｄａｒ′ｓｒａｎｉｎｄａｔａｏｂｅｓｔｈｅＧａｕｓｓｉａｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ａｎｄｗｉｔｈｔｈｅｍｕｃｈ　　　　　　　　　　　　　　ｇｇｇｙ　

，ｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅＳＮＲ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｄｕａｌｌｄｅｖｉａｔｅｓｆｒｏｍｔｈｅＧａｕｓｓｉａｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｒｉｓｉｎｅｄｅｂｅｃｏｍｅｓ　　　　　　　　　　　　ｇｙｇｇ　　ｓｔｅｅｅｒａｎｄｔｈｅｆａｌｌｉｎｅｄｅｂｅｃｏｍｅｓｍｏｒｅｓｌｏｗｌ．ＷｈｉｌｅｔｈｅＳＮＲｉｓａｒｏａｃｈｉｎｔｈｅＴＮＲ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒｅｔｕｒｎｓｔｏ　　　　　　　　　　　　　　ｐｇｇｙｐｐｇ　　

，，ｔｈｅＧａｕｓｓｉａｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂｕｔｔｈｅｍｉｓｓｉｎｒａｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｒａｉｄｌ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｅｒｉｍｅｎｔｓｔｈｅｈａｌｆｏｆｔｈｅｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ　　　　　　　　　　　　　ｇｐｙｐ　ｉｎｔｅｒｖａｌｒｏｂａｂｉｌｉｔｗｉｔｈｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｏｆ６８．２％ｉｓａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｒａｎｅａｃｃｕｒａｃｏｆｌａｓｅｒｒａｄａｒ．Ｔｈｅ　　　　　　　　　　　　　ｐｙｇｙ　　ｒｅｓｅｎｔｅｄｃｏｒｒｅｓｏｎｄｉｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｔｈｅｒａｎｅａｃｃｕｒａｃｉｓａｎｄｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｒａｎｅａｃｃｕｒａｃｏｆｌａｓｅｒ　　　　　　　　　　　　　ｐｐｇｇｇｙｇｙ　　　　ｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔＳＮＲｓ．ｒａｄａｒ　　　

；；；；；Ｋｅｗｏｒｄｓ　ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｕｅｌａｓｅｒｒａｄａｒｒａｎｅａｃｃｕｒａｃｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｒｏｂａｂｉｌｉｔｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｉｎｔｅｒｖａｌｓｉｎａｌｔｏ　　　　　　ｑｇｙｐｙｇｙ　ｎｏｉｓｅｒａｔｅ　

ＯＣＩＳｃｏｄｅｓ８０．３６４０；２８０．３４００；２８０．５６００　　２

１　引　　言

相对于常规的固体激光雷达，激光二极管（ＬＤ）雷达在高重复频率、低功耗和小型化等方面有着不可替代的优势，是集成距离传感、立体成像或者视觉在文物复原、精确制导、机器视觉、传感的重要途径，

靶场测试、车辆防撞、环境监测等领域有着极为重要

１～７］

。测距型固体激光雷达以调Ｑ的脉的应用价值［

阈值鉴别和高精度的距离计时实现目标距离的测量过程。调Ｑ激光脉冲具有兆瓦量级的峰值功率和纳秒量级的脉冲宽度，激光雷达测距数据的离散分布主要受噪声分布形式的影响，呈现近似正态分布形式。为此，通常用方差来衡量激光雷达的测距精

［］

度。Ｊｏｈｎｓｏｎ等８研究了散粒噪声限的激光雷达系

统测距精度边界问题，给出了泊松噪声分布假设下

［］测距精度的Ｃｒａｍｅｒａｏ下界；Ｓｔｅｉｎｖａｌｌ９运用数值－Ｒ

冲激光为光源，以飞行时间测距原理为基础，通过恒

；收到修改稿日期：２０１０１１３０２０１１０２１４　　收稿日期：－－－－

）基金项目：江苏省普通高校研究生科研创新计划（资助课题。ＡＤ２０３２０

，：＿作者简介：姜海娇（男，博士研究生，主要从事激光雷达方面的研究。Ｅ－ｍ１９８５—）ａｉｌｘｉａｏｆｅｉｘｉａ９００＠１６３．ｃｏｍ，导师简介：李振华（男，博士，教授，主要从事激光探测与目标定位等方面的研究。１９６４—）：Ｅ－ｍａｉｌｌｉｚｈｅｎｈｕａａｉｌ．ｎｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ＠ｍｊ

：ａｉｌｌａｉｉａｎｃｈｅｎａｉｌ．ｎｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ　＊通信联系人。Ｅ－ｍ＠ｍｊｇｊ

４０

中国激光

仿真的方法给出了目标形状、探测器噪声以及湍流

１０］

姚金良等［提出了运对激光雷达测距精度的影响；

的需要设定。因此，本文选用激光二极管雷达作为研究不同信噪比条件下激光雷达的测距实验对象，

特性及其测距精度指标。

图１给出实验所用激光二极管雷达的原理框图，它由激光发射系统、激光回波接收放大系统、脉冲鉴别与距离计时电路等部分组成。其中发射天线焦距２口径１接收天线焦距６口０ｍｍ、６ｍｍ，０ｍｍ、径２鉴别电平１探测器为Ｃ４ｍｍ，６５０ｍＶ，３０９５０光电二极管。其测距过程的工作原理为：在时序电路脉冲激光二极管发射一个高峰值功率的的控制下，

并启动计时电路开始计时；激光脉冲经光激光脉冲，

学天线准直后，射向待测目标；目标散射照在其上的激光脉冲，形成后向散射回波，并被激光雷达的接收天线接收，聚焦到光电二极管的光敏面上，将光信号转换成电信号，形成激光回波的电脉冲信号。电信号经前置放大电路放大后，进行恒阈值的回波鉴别；当鉴别到回波信号时，立即停止计时电路，并根据计时结果计算目标距离。最后，通过串口实时将测距进行统计和分析

。数据传给计算机，

用图像配准叠加提高成像激光雷达测距精度的方法。然而，激光二极管雷达由于峰值功率较低，导致信噪比（较低。此时，回波波形对激光雷达测ＳＮＲ）距特性的影响不可忽略，测距数据的离散分布将明显偏离正态分布，以方差为基础定义的测距精度概念不再适用，至今未见有对上述现象进行深入研究的报道。为此，本文在实验上研究了阈噪比（ＴＮＲ）相同信噪比不同时激光雷达测距的统计特性，并在引入置信概率６此基础上，８．２％对应的置信区间一半来衡量激光雷达的测距精度的新思路，有效解决了特殊条件下激光雷达测距精度的评价问题，给出了离散分布距离数据测距精度的计算方法，并将其用于激光雷达测距精度随信噪比变化关系的研究中。

２　激光雷达测距的统计特性

脉冲激光二极管很容易通过驱动电路的参数设置改变输出脉冲功率，能够在较小的空间范围内（几十到几百米）使激光雷达的信噪比可根据实验测量

图１激光二极管雷达的实验原理框图Ｆｉ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｒａｍｏｆＬＤｒａｄａｒｅｘｅｒｉｍｅｎｔ　　　　　ｇｇｐ

０ｍ远的一堵白墙为测试目标，　　实验选择约７

通过标准白板的比照测试，白墙的半球反射率约为大气的能见度约为１白墙表面９０％。实验时，０ｋｍ，

２

／（·ｍ·μ。脉冲的背景光辐照度约为８００Ｗｓｒｍ）激光二极管的额定输出峰值功率为７通过改变０Ｗ，激光二极管的驱动电压，可以直接控制它的输出功率，达到改变激光雷达信噪比的目的。

当激光二极管以额定功率２０Ｗ输出激光脉冲时，激光二极管雷达工作时的信噪比为３激光０．４，回波波形如图２所示。为了尽可能减小电路噪声和在大量实验的基础上，将阈值电平设置干扰的影响，

为１此时激光二极管雷达的工作状态较为６５０ｍＶ，

理想。此时的阈噪比为１错测率接近于０，虚６．７２，对同一目标进行１警率极低。在此条件下，０万次定点测距，统计测距数据的离散分布直方图，并做归一化处理。图３给出了对应测距数据的统计分布曲线，纵坐标为１０万次测量落在该距离上的百分数。从图中数据可以看到，测距数据的离散分布与正态分布吻合较好，吻合程度达到了９９．９９％。

改变激光二极管的驱动电路参数，调节激光二极管的输出功率来改变激光雷达测距的信噪比。图４给出了８种不同信噪比条件下激光雷达测距数并据的离散分布曲线。统计样本量同样为１０万个，将曲线做归一化处理。

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姜海娇等：

激光雷达的测距特性及其测距精度研究

图２发射功率为２０Ｗ时的激光回波和噪声信号Ｆｉ．２Ｌａｓｅｒｅｃｈｏｗａｖｅｆｏｒｍａｎｄｎｏｉｓｅｓｉｎａｌｗｈｅｎ　　　　　　ｇｇ

ｏｗｅｒｅｍｉｔｔｉｎｉｓ２０

Ｗ　　ｐｇ　

图３发射功率为２０Ｗ时的测距数据统计分布Ｆｉ．３Ｒａｎｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｈｅｎｅｍｉｔｔｉｎｏｗｅｒ　　　ｇｇｇｐ　

２０

Ｗｉｓ　

图４不同信噪比时激光雷达测距数据的离散分布曲线Ｆｉ．４ＬａｓｅｒｒａｄａｒｒａｎｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＳＮＲｓ　　　　　　ｇｇｇ　

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中国激光

　　对比图４中不同信噪比条件下的激光雷达测距

可以看到，信噪比远高于阈噪比数据离散分布曲线，

时，测距数据的离散分布较好地服从正态分布；随着））信噪比的逐渐降低，如图４（所示，测距数据ａｄ～（的离散分布范围明显增大，测距数据的密集度逐渐变差，且分布形式逐渐偏离正态分布。具体表现为测距统计分布的不对称性，离散分布的上升沿较陡，且与正态分布吻合较好，下降沿却比上升沿缓；当信噪比接近阈噪比值时，激光雷达的漏测率显著增加，此时测距数据的离散分布又逐渐趋向于正态分布，且测距数据的离散分布范围又逐渐变小，在剔除漏测数据的情况下，测距数据的密集度有所改善。

激光雷达测距数据分布的上述统计特性直接由激光雷达接收机的噪声特性和激光回波的波形特征所决定。在信噪比远高于阈噪比时，噪声是引起测距数据离散分布的主导因素。信噪比远高于阈噪比时，激光脉冲回波波形的上升沿较陡，噪声引起阈值鉴别点处回波信号的时间抖动较小，这使得测距数在信噪比远高于阈据的离散分布范围较小。此外，

阈值点附近信号上升沿可由直线近似描述。噪比时，

在这种情况下，测距统计分布的结果主要由噪声的分布形式决定，即满足正态分布形式。这是以往激光测距研究所遇到的一般情况，在这种情况下测距数据是服从正态分布的，这是用标准差来衡量激光雷达测距精度的理论基础。

随着信噪比的逐渐降低，阈值点附近信号上升沿的波形也将显著影响激光雷达测距数据的离散分这将导致测距数据的分布形式偏离正态分布形式，

布。由于激光回波上升沿较缓，噪声能够引起阈值点的时间抖动明显增大，这使得测距数据的分布范围变宽。测距数据分布的不对称性（偏离正态分布）是因为阈值点上下斜率的绝对值明显不同，而且阈值点以上的上升沿形状决定了测距数据离散分布的后半截，阈值点以下上升沿形状决定了测距数据离散分布前半截。对于洛伦兹信号的上升沿而言，阈而值鉴别点以上位置的斜率明显小于阈值点斜率，阈值鉴别点以下位置的斜率与阈值点的斜率较为接近，这使得测距数据分布的上升沿接近于正态分布，而下降沿明显缓于上升沿。以往研究没有足够重视这种情况的存在，主要是因为传统的固体激光雷达采用的是单脉冲测距方式，这种方式要求激光雷达才能保证高的有效数据率；的信噪比远高于阈噪比，

但是激光二极管雷达（测距机）采用了多脉冲相关测距，这极大放宽了对信噪比的要求，使得激光二极管

雷达工作的信噪比有可能接近阈噪比，且具有较高因此讨论信噪比接近阈噪比时激光的有效数据率，

雷达的测距特性同样具有重要的意义。

当信噪比接近或低于阈噪比时，只有激光回波峰值附近很小区域的信号才有可能达到阈值电平位置，这时激光二极管雷达漏测率将明显上升。此外，由于激光回波峰值附近上升沿与下降沿具有绝对值几乎相等的斜率，这使得测距数据的离散分布又趋向于对称分布，同时在峰值点附近小区域内斜率几且变化非常缓慢，这使得测距数据的离散分乎为０，

且在剔除漏测数据后，测距数布又趋近于正态分布，

据的分布范围又有所减小。在这种情况下，漏测率很高，单脉冲测距方式是无法进行的，但对于能高重复频率工作的激光二极管雷达（几十或几百千赫兹）而言，通常可以通过多脉冲相关探测的方式将漏测率降到可实用的要求之下，在激光二极管雷达（测距机）的工作中通常会遇到这种情况。

此外，从图４还可以看到，随着信噪比的下降，激光雷达的测距值呈现单调上升的趋势。这是恒阈信号Ａ的幅值鉴别方式的固有特征。如图５所示，

值明显高于信号Ｂ，恒阈值鉴别得到的时间点ｔａ和这正好与图４给出的结果一致

。ｔｔｂ的关系为ｔａ＜ｂ，

图５激光雷达恒阈值鉴别方式原理图Ｆｉ．５Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｒａｍｏｆｌａｓｅｒｒａｄａｒｉｎ　　　　　ｇｇ

ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ　

３　不同信噪比条件下激光雷达的测距

精度

“在现有激光雷达测距性能评价体系中，测距精度”定义为测量的目标距离与测距均值的相对误差

１１～１３］

。此定义要求测距数分布，一般按标准差计算［

据的离散分布必须服从正态分布。从２节的实验结果可以看到，在信噪比远高于阈噪比时，测距数据离散分布服从正态分布是比较容易满足的，但在信噪比较低时，测距数据分布将明显偏离正态分布，上述定义不再适用。要想在不同信噪比条件下，全面评

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姜海娇等：激光雷达的测距特性及其测距精度研究

定激光雷达的测距精度，必须拓展激光雷达测距精度的内涵。

事实上，对于测距数据统计偏离正态分布的情况，可以将“方差”的概念推广为置信概率６８．２％所对应的置信区间一半。置信概率６８．２％所对应的置信区间［定义为ａ，ｂ］

ｂ

应的数据分布范围正好是峰值附近与置信概率）如图６（所示。对６８．２％所对应的置信区间一半，ａ

于测距数据分布明显偏离正态分布的情况，同样可以用置信概率６８．２％对应的置信区间的一半来衡量测距数据的离散分布情况。

基于上述考虑，选用置信概率６８．２％所对应的置信区间的一半代替方差来衡量激光雷达的“测距。当测距数据服从正态分布时，精度”该置信区间的一半正好与方差相一致，与现行通用的“测距精度”概念相兼容

。

Ｆ（ｘ）＝ｆ（ｘ）ｄｘ＝０．６８２

，（）１ａ

ａ）＝ｆ（ｂ）（式中ｆ（为测距数据离散分布的概率密度函数。ｘ）

“在测距数据服从正态分布时，所对１倍方差”

∫

））图６正态（和非正态（分布情况下置信概率６ａｂ８．２％所对应的置信区间

））Ｆｉ．６Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｉｎｔｅｒｖａｌｗｉｔｈｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｏｆ６８．２％ｏｆｎｏｒｍａｌ（ａａｎｄａｓｍｍｅｔｒｉｃａｌ（ｂｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｒｏｂａｂｉｌｉｔ　　　　　　　ｇｙｐｙ　

激光雷达测距数据是以测距分辨率为　　实际上，

间隔的离散数据点，置信概率６８．２％对应的置信区间的边界正好落在测距数据点上的概率极低，因此如何确定置信概率６８．２％对应的置信区间的上下边界是准确计算激光雷达测距精度的关键所在。为此，假设每个距离值上是以测距分辨率为宽度的对分布区间的积分值为该点的归一化测称均匀分布，

）距数目，分别如图７（和（ａｂ）所示。以测距统计峰值为中心，逐步扩大置信区间的上下界，直至累加概率为６假如左右两侧同时遇到测距数据８．２％为止；点，则以该数据点为中心均匀增大或减小置信区间的边界，直至测距数据的概率和为６此时对８．２％，应的距离值恰好为置信区间的上下边界

。

））图７（对称分布与（非对称分布的离散测距置信区间ａｂ

））Ｆｉ．７Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｉｎｔｅｒｖａｌｏｆｄｉｓｃｒｅｔｅｒａｎｅｄａｔｅｏｆ（ａｎｏｒｍａｌａｎｄ（ｂａｓｍｍｅｔｒｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ　　　　　　　　ｇｇｙ

置信概率　　图８给出了在阈噪比不变的情况下，６８．２％所对应的置信区间随信噪比的变化曲线。从曲线的分布可以看到，在信噪比远高于阈噪比的情况下，置信区间相对于测距数据的峰值位置对称分布，且置信区间较小，测距精度较高；当信噪比逐渐

减小时，置信区间相对于测距数据的峰值位置分布不再对称，正的偏差明显大于负的偏差，同时置信区间较大，测距数据的密集度明显变差。这恰好与低信噪比条件下，激光雷达测距数据统计分布上升沿陡而下降沿缓的特征相吻合；当信噪比进一步接近

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中国激光

阈噪比时，测距数据的置信区间达到极大值后，又开这与２节的讨论相一致

。始逐渐减小，

４　结　　论

建立了输出功率可调的激光二极管雷达测距特性研究的实验装置，并在不同信噪比条件下进行了大量的定点测距实验和分析比较。结果表明，当信噪比远高于阈噪比时，测距数据的离散分布服从正态分布；随着信噪比的降低，测距数据离散分布逐渐呈现上升沿陡下降沿缓的形式；当信偏离正态分布，

噪比接近阈噪比时，测距数据的离散分布又趋向于但漏测率迅速增加。在此基础上，提出了正态分布，

以６８．２％置信概率对应置信区间的一半衡量激光雷达测距精度的新方法，给出了离散数据点测距精度的计算方法，并将其应用于实际激光雷达系统的测距精度评价。结果表明，当信噪比逐渐减小至阈测距精度先变差到极值然后又会出现一定噪比时，

程度的改善，以置信区间表征的测距精度能很好地具有很强的普适反映测距数据离散分布的密集度，性。

参

考

文

献

图８８．２％置信概率对应的置信区间随信噪比的变化　６Ｆｉ．８Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｂｅｔｗｅｅｎｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｉｎｔｅｒｖａｌｗｉｔｈ　　　ｇｐ　

ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅｏｆ６８．２％ａｎｄＳＮＲｒｏｂａｂｉｌｉｔｉｅ　　　　ｐ

在此基础上，根据“测距精度”的新定义，计算了不同信噪比条件下激光雷达的测距精度，如表１所示，它们分别与图４中不同信噪比条件下激光雷达测距数据的离散分布相对应。从表中数据可以看到，当信噪比为５激光雷达的测距精度（置０．６６时，为０．信概率６８．２％对应的置信区间的一半）０６０７，此时如果用方差衡量激光雷达的测距精度，则为两者吻合较好。由此可见，激光雷达测距精０．０６５８，

度在信噪比远高于阈噪比时具有很好的一致性，这随也再次验证了激光雷达测距精度定义的正确性；着信噪比的降低，激光雷达的测距精度逐渐变差，当激光雷达的测距精度为信噪比下降到１９．７６时，测距数据的密集度最差；随着信噪比进一步０．２１７０，

接近阈噪比，测距数据的密集性又有一定程度的改善。

表１不同信噪比条件下激光雷达的测距精度Ｔａｂｌｅ１ＬａｓｅｒｒａｄａｒｒａｎｅａｃｃｕｒａｃｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＳＮＲｓ　　　　　　ｇｙ　

ＳＮＲ　５０．６６　４０．５３　３０．４０　２８．３７　２６．３４　２４．３２　２１．２８　２２．２９　２０．７７　１９．７６　１８．７４　１７．７３　１６．７２　

Ｒａｎｅａｃｃｕｒａｃｍ　ｇｙ／

０．０６０７０．０８６７０．１１２４０．１１２６０．１３４４０．１６３００．１３１３０．１７１７０．２０３８０．２１７００．１５９００．１５９７０．１５５３

，Ｆ．Ｂ，Ｐ．Ｂ１Ｊ．Ａ．Ｂｅｒａｌｄｉｎｌａｉｓｏｕｌａｎｅｒｅａｌｗｏｒｌｄｅｔａｌ．．Ｒ　　ｇ　

ｍｏｄｅｌｌｉｎｔｈｒｏｕｈｈｉｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｄｉｉｔａｌ３Ｄｉｍａｉｎｏｆｏｂｅｃｔｓ　　　　　ｇｇｇｇｇｇｊ　　

：，ａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．２０００，５５（４）ＩＳＰＲＳ　Ｊ．Ｐｈｏｔｏｒａｍｍ．　ｇ２３０～２５０

，Ｊ，Ｃ．Ａ．Ａ．Ｂｅｒａｌｄｉｎｔｚｅｎｉ．Ｈｉｈａｃｃｕｒａｃ３２Ｇ．Ｇｕｉｄｉ－－Ｄｇｙ　

：ｔｍｏｄｅｌｉｎｏｆｕｌｔｕｒａｌｅｒｉｔａｅｈｅｉｉｔｉｚｉｎｆｏｎａｔｅｌｌｏ′ｓ　ｃ　ｈ　ｄ　ｄｇｇｇｇ　　ｏ

＂ｍ＂［ａｄｄａｌｅｎａＪ］．ＩＥＥＥ　ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｍａｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎ　　　ｇｇ，

（）：２００４，１３３３７０～３８０

，，Ｌ．Ｍ．ＫｌａｓｅｎＣ．Ａ．Ｇｒｏｎｗａｌｌ３Ｄｌａｓｅｒ３Ｏ．Ｋ．Ｓｔｅｉｎｖａｌｌｅｔａｌ．．　　：ｓｅｎｓｉｎａｔＦＯＩｏｖｅｒｖｉｅｗａｎｄａｓｓｔｅｍＣ］．ｅｒｓｅｃｔｉｖｅ［ＳＰＩＥ，　　　　　ｇｙｐｐ　

２００４，５４１２：２９４～３０９

，Ｋ．Ｈ，Ｋ．Ｋａｎａｗａｉｓｅｍａｅ４Ｋ．Ｓａｎｅｏｓｈｉｅｔａｌ．．３　－Ｄ　Ｉｇｙ　

［ｒｅｃｏｎｉｔｉｏｎｓｓｔｅｍｆｏｒｄｒｉｖｅａｓｓｉｓｔＣ］．ＩｎｔｅｌｌｉｅｎｔＶｅｈｉｃｌｅｓ′９３　　　　　ｇｙｇ

，，Ｓｍｏｓｉｕｍ１９９３６０～６５ｙｐ

，ｅｉｓｅｌｂｅｒ．Ｇａｔｅｄｖｉｅｗｉｎａｎｄｈｉｈａｃｃｕｒａｃ５Ｊ．ＢｕｓｃｋＨ．Ｈ　　－ｇｇｇｙ　

［］，（），ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌａｓｅｒｒａｄａｒＪ．００４４３２４：Ａｌ．Ｏｔ．２－　　ｐｐｐ４７０５～４７１０

，Ｗ，ＫＴｉａｎ′ａｎａｎＹｕｎｃａｉｏｎＬｉｎｉｎＣｈａｏｔｉｃｌｉｄａｒ６Ｇｏｎｅｔａｌ．．　　ｇｇｇｑｇ　　　　

［］ｆｏｒａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｗａｒｎｉｎｓｓｔｅｍＪ．ＣｈｉｎｅｓｅＪ．Ｌａｓｅｒｓ，　　　ｇｙ　　

（）：２００９，３６９２４２６～２４３０，，］龚天安王云才孔令琴等．面向汽车防撞的混沌激光雷达［Ｊ．　

，（）：中国激光，２００９３６９２４２６～２４３０，，７ＤｏｎＹｕｎｓｈｅｎｉｕ　ＷｅｎｉｎｉｕＪｉａｎｕｏｌｉｃａｔｉｏｎｅｔａｌ．．Ａ　　ｇｇＬｑｇＬｇｐｐ　　

［］ｓｔｕｄｏｆｌｉｄａｒｉｎｕｒｂａｎｔｒａｆｆｉｃｏｌｌｕｔｉｏｎＪ．Ａｃｔａ　ＯｔｉｃａＳｉｎｉｃａ，　　　　　ｙｐ　ｐ　

（）：２０１０，３０２３１５～３２０，，董云升刘文清刘建国等．激光雷达在城市交通污染中应用研　

］（）：究［Ｊ．光学学报，２０１０，３０２３１５～３２０

，，Ｌ．ＮｉｃｈｏｌｓＰ．ＧａｔｔＲａｎｅ８Ｓ．Ｅ．ＪｏｈｎｓｏｎＴ．ｒｅｃｉｓｉｏｎｅｔａｌ．．　　ｇｐ　

［］，，ｏｆｄｉｒｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌａｓｅｒｒａｄａｒｓｓｔｅｍｓＣ．００４５４１２：ＳＰＩＥ２　－　　　ｙ

７２～８６９Ｏ．Ｓｔｅｉｎｖａｌｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔａｒｅｔｓｈａｅａｎｄｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｎｌａｓｅｒｒａｄａｒ　　　　　　　　ｇｐ

［］，（）：，ｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓＪ．０００３９２４４３８１～４３９１Ａｌ．Ｏｔ．２　ｐｐｐ，，１０ＹａｏｉｎｌｉａｎａｎｕｉｍｉｎＺｈａｎｉｕｄａｍａｅｅｔａｌ．．Ｉ　Ｊ　Ｈ　ｇＹｇｇ　　Ｘ

ｒｅｉｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄｓｕｅｒｏｓｉｔｉｏｎｆｏｒｉｍｒｏｖｉｎｒａｎｉｎａｃｃｕｒａｃｏｆ　　　　ｇｐｐｐｇｇｇｙ　　　

［］，（），ｉｍａｉｎｌａｓｅｒｒａｄａｒＪ．Ｃ０１０３７６：ｈｉｎｅｓｅＪ．Ｌａｓｅｒｓ２　ｇｇ　　

１６１３～１６１７

４０

姜海娇等：激光雷达的测距特性及其测距精度研究

　姚金良，严惠民，张秀达等．一种应用图像配准叠加提高成像激

：光雷达测距精度的方法［Ｊ］．中国激光，２０１０，３７（６）

１６１３～１６１７

，Ｔ１１ＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎｏｆＳｃｉｅｎｃｅｅｃｈｎｏｌｏａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌ　　　　ｇｙｙ　　

Ｄｅｆｅｎｓｅ．Ｇｅｎｅｒａｌｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｒｏｌｉｄｕｌｓｅｄａｓｅｒ　Ｓ　ｆ　Ｓ　Ｐ　Ｌｐ

［］：，ＲａｎｅｆｉｎｄｅｒｓＧＪＢ１３２４９１Ｓ．ＢｅｉｉｎｈｉｎａＳｔａｎｄａｒｄＰｒｅｓｓ　－　　ｇｊｇＣ

１９９１

，Ｔ１２ＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎｏｆＳｃｉｅｎｃｅｅｃｈｎｏｌｏａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌ　　　　ｇｙｙ　　

ｅｒｉｅｓｏｒｕｌｓｅｄａｓｅｒａｎｅｆｉｎｄｅｒｓＤｅｆｅｎｓｅ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　Ｓ　ｆ　Ｐ　Ｌ　Ｒｇ

［］：，ＧＪＢ２７４０９６Ｓ．ＢｅｉｉｎｈｉｎａＳｔａｎｄａｒｄＰｒｅｓｓ１９９６－　　ｊｇＣ

，１３ＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎｏｆＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌ　　　　ｇｙｙ　　

Ｄｅｆｅｎｓｅ．ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＰｕｌｓｅＬａｓｅｒＲａｎｅｆｉｎｄｅｒ　　　　　　ｇ

［］：，ＧＪＢ２２４１．２２００６Ｓ．ＢｅｉｉｎｈｉｎａＳｔａｎｄａｒｄＰｒｅｓｓ２００６－　　ｊｇＣ

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《光电产品与资讯》第１中国的大光学产业”专刊征稿启事１期“

光电产品与资讯》杂志是中国激光杂志社２０１０年隆重推出的一本以产品和市场资讯为主的信息类期刊。该刊立足光电　　《

领域，全年１２期分别以不同的主题全面介绍技术与市场的最新进展。凭借中国激光杂志社的深厚学术底蕴及强大的采编力量，深入浅出地剖析光电行业事件，详细介绍光电产品的实际应用，在科研与产业之间架起一座互通的桥梁。并致力于成为选购产品的重要参考，企业推广产品的首选平台。读者了解市场、

。内容涵盖国内各地区的光学产业发展规划，我们２中国的大光学产业”专刊（英文版）全面展示最新０１１年第１１期策划“光电技术的发展趋势、优秀产品的应用案例及实用指南等，特向广大读者征稿。该期杂志将于２０１２年１月份参展美国西部光电展。

征稿范围：光学、光电子学领域

）稿件类型：国内外知名专家、企业高管撰写的最新光电技术或市场发展趋势；１

）光电产品及技术的行业应用案例分析；２

）产品使用心得、经验技巧、故障排除等实用指南类型的文章。３

字　　数：２５００～４０００字专刊截稿日期：２０１１年８月３１日

稿件格式要求：投稿文体为英文，请使用ｗ文章最后列出所有作者姓名、单位名称、职务或者职称、联系电话及ｏｒｄ格式，、邮寄地址和邮编。Ｅａｉｌ－ｍ

，请将稿件发至ｏ邮件主题请标明“中国的大光学产业”专刊投稿。有任何问题请咨询李洪丹编辑，电话：ｅｎｉｏｍ．ａｃ．ｃｎ＠ｓｐ。０２１６９９１８１６６－

ＳＰＥＣＩＡＬＩＳＳＵＥＣＡＬＬＦＯＲＰＡＰＥＲ　　　　

”２０１１ＩＳＳＵＥ１１“Ｃｈｉｎａ′ｓＢｉＯｔｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒ　　　ｇｐｙ　

，ＥＰｒｏｄｕｃｔ＆Ｎｅｗｓｉｓａｎｅｗ　ｍａａｚｉｎｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅＬａｓｅｒＰｒｅｓｓ．Ｉｔ′ｓｆｅａｔｕｒｅｄｂｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｎｅｗｓａｎｄｍａｒｋｅｔｒｏｄｕｃｔｓ　　Ｏ　　　　　　　　　　　　　　ｇｙｐｐ　

，，ｒｅｏｒｔｓａｎｄｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｏｖｅｒｓＯＥｒｅｌａｔｅｄｃｏｍａｎｉｅｓｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓａｎｄｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ．ＩｔａｉｍｓｔｏａｃｃｅｌｅｒａｔｅＣｈｉｎａＯＥｒｅｓｅａｒｃｈ　　　　－　　　　　　　　　ｐｐ

，ｖ，，ｔ，ｐａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔ．Ｔｈｅｍａｉｎｃｏｌｕｍｎｓｉｎｃｌｕｄｅｎｅｗｓｉｅｗｏｉｎｔｉｎｔｅｒｖｉｅｗ，ｆｏｃｕｓｅｃｈｎｏｌｏｅｘｃｈａｎｅｒｏｄｕｃｔ　　　　　　ｐｐｇｙｇ　

，，ｅｔｃ．ＯＥＰＮｒｏｖｉｄｅｓａｃｈａｎｎｅｌｔｏｋｎｏｗｔｈｅＯＥｍａｒｋｅｔａｎｄｂｕｄｅｖｉｃｅｓａｎｄｉｔｉｓａｌｓｏａｆａｖｏｒａｂｌｅｌａｔｆｏｒｍｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｐｙｐ　

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ａｎａｌｓｉｓｏｆｏｔｉｃａｌｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｓｏｏｎ．ＴｈｅｍａａｚｉｎｅｗｉｌｌｂｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎＰｈｏｔｏｎｉｃｓＷｅｓｔ２０１２．Ｗｅｈｏｅｏｕｃａｎｗｒｉｔｅｓｏｍｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｐｐｇｐｙｙａｒｔｉｃｌｅｓｔｏｕｓ．　　

：，Ｔｏｉｃｓｉｎｃｌｕｄｅｏｔｉｃｓｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｐｐｐ

：）Ｔｅ１ｌａｔｅｓｔｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｅｃｈｎｏｌｏｏｒｍａｒｋｅｔｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｔｒｅｎｄｉｎＣｈｉｎａｗｒｉｔｔｅｎｂｅｘｅｒｔｓｏｒｅｎｔｅｒｒｉｓｅｅｎｅｒａｌ　　　　　　　　　　　　ｐｇｙｐｙｐｐｇｙｐ　　

；ｍａｎａｅｒｓｇ

）；２ｉｎｄｕｓｔｒａｌｉｃａｔｉｏｎａｎａｌｓｉｓｏｆｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏ　　　　　　ｙｐｐｙｐｐｇｙ　），，，３ｒａｃｔｉｃａｌｔｅｓｏｆａｒｔｉｃｌｅｓｅ．．ｏｕｒｅｘｅｒｉｅｎｃｅｃｏｍｍｅｎｔｓａｂｏｕｔｔｈｅｒｏｄｕｃｔｔｒｏｕｂｌｅｒｅｍｏｖａｌ．　　　　　　　　ｐｙｐｇｙｐｐ

Ａｒｔｉｃｌｅｌｅｎｔｈ：２５００～４０００ｗｏｒｄｓ　ｇ

：Ｄｅａｄｌｉｎｅ２０１１．８．３１

：，，，Ｆｏｒｍ：ｌｅａｓｅｗｒｉｔｅｔｈｅａｅｒｉｎＥｎｌｉｓｈａｎｄｓｅｎｄｉｔｔｏｏｅｎｉｏｍ．ａｃ．ｃｎ．Ｔｈｅａｕｔｈｏｒ′ｓｎａｍｅｃｏｍａｎｏｓｉｔｉｏｎｏｒｔｉｔｌｅ　　　　　　　　　＠ｓ　　　　ｐｐｐｐｇｐｐｙ

，，，：ｔｅｌｅｈｏｎｅＥａｉｌｄｅｌｉｖｅｒａｄｄｒｅｓｓａｎｄｏｓｔｃｏｄｅｓｈｏｕｌｄｂｅｉｖｅｎ．Ｉｆｏｕｈａｖｅａｎｕｅｓｔｉｏｎｌｅａｓｅｃａｌｌ０２１６９９１８１６６．－ｍ　　　　　　　　　－ｐｙｐｇｙｙｑｐ　　

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