题目：激光雷达光学调频非线性校正技术研究

激光雷达是激光、大气光学、目标特性、环境特性、雷达、光机电一体化和电算等技术相结合的结晶。激光雷达具有距离和速度的分辨率高、无测量盲区、抗干扰能力强等诸多优点而被广泛应用于航天领域。随着航天技术的不断发展，空间飞行任务对激光雷达的距离和速度测量精度提出了更高的要求。而调频非线性决定调频连续波（FMCW）体制雷达的整体性能。因此要提高调频连续波（FMCW）激光雷达系统的测速测距精度，需对其调频非线性特性进行研究。论文内容主要包括调频半导体激光器的特性分析、调频非线性系数测量系统的设计、调频非线性校正系统的设计以及调频非线性参数的估计和校正算法。首先本文介绍了半导体激光器的工作特性，重点分析了半导体激光器调频非线性特性。分析了FMCW激光雷达的工作原理以及拍频信号的信噪比、非对称性和非线性特性。采用理论仿真的方法分析了拍频信号各阶参数对测距精度的影响。然后本文推导了调频非线性系数的计算公式，并搭建了非线性测量系统。针对调频非线性系数，设计了调频非线性校正的系统，采用了LabVIEW软件编程实现实时的非线性校正和校正电压显示。分析了三种非线性参数估计算法：离散多项式相位变换（DPT）算法、希尔伯特算法和分段线性傅里叶变换算法，并用MATLAB软件对三种算法进行仿真。得出了DPT算法对信噪比要求低，参数估计精确度高。在信噪比高于2dB时，DPT算法对二阶非线性系数估计的相对误差小于2.25%，适用于FMCW激光雷达系统。最后进行FMCW激光雷达样机的测距实验，多组实验数据表明校正后的系统测距相对误差可控制在1%左右，测距精度提高了4%。