激光雷达采集与处理系统

1 概述
激光雷达系统在现代高科技领域的应用越来越广。但是，由于激光雷达的技术难度比较高，有些技术至今尚未完全成熟。如：大气对激光的吸收和散射要比微波和毫米波大得多，因此激光穿透大气的能力不够，受大气及气象的影响比较大；大气衰减和恶劣天气都会降低激光的作用距离；大气湍流也会在一定程度上影响其测量的精度。
一套完成的激光雷达系统包括：脉冲激光器、发射和接收光学系统、光电探测器、计算机、处理软件。激光发射单元主要包括激光器和扩束器。光学接收单元主要包括接收望远镜、窄带滤光片、聚焦透镜等。
雷达发射信号经过云层的反射之后，回波信号抵达测试器，并由M2i.49xx数据采集卡采集累加平均。同时将累加平均后的信号存储到硬盘或者内存单元供软件分析或者后期的算法反演。

2 外触发
M2i.49xx提供的外触发功能，能够对高速的外触发信号，做出即时的响应，如外触发重复频率20Hz的TTL兼容电平触发信号输入，采样率20MS/s，采集3000个点，t_recording = 3000/20000000 = 150us,t_repetition = 1/20 = 0.05s，每次触发信号都能有效地触发。

3 累加平均
累加平均的作用主要是从周期脉冲激励产生的信号中，提取出有用的微弱信号。理想情况下，这种方法可以无限的提高信号的信噪比。当累加次数无限大，可以完全消除随机噪声。但是，实际处理时，受到计算机性能和采集含噪声信号有限性的限制，不可能做到无限次累加。

3.1 通道采集
M2i.49xx系统采集卡，具有高精度16bit，能满足新一代激光雷达对精度的要求，而且M2i.49xx具有很高的通道隔离度指标，通道之间的串扰会非常小。

3.2 平均后噪声
随机噪声在平均后，达到50uV-80uV，可以满足更微弱信号探测的标准

3.3 回波信号曲线
激光雷达回波信号的幅度会随着距离的增大，呈现下降的趋势，最后趋于平稳。