Метод статистической обработки сигналов в фотоприемном устройстве лазерного дальномера

Евгений [Evgeniy] Александрович [A.] Борисов [Borisov]; Алексей [Aleksey] Сергеевич [S.] Жабин [Zhabin]

doi:10.24160/1993-6982-2018-5-146-151

Евгений [Evgeniy] Александрович [A.] Борисов [Borisov]
Алексей [Aleksey] Сергеевич [S.] Жабин [Zhabin]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2018-5-146-151

Keywords: signal-to-noise ratio, statistical signal processing method, photodetector

Abstract

The article discusses existing and advanced solutions for determining the air target parameters (distance and speed) by means of a laser radar, specifically, those implemented in the photodetectors used as part of the optical radar stations installed on board of military aircrafts. The optical receiver’s functional diagram is given, and the principle of its operation is explained. Experimental investigations of optical receiver noise and approximation of its distribution law are presented. The statistical signal processing algorithm is discussed in detail. The algorithm includes two stages: (i) determining the target location and (ii) refining its parameters from the collected data arrays on the receiving signal/noise mixes. This algorithm is incorporated into the FPGA integrated in the photodetector circuit. The algorithm simulation results are presented, and a conclusion has been drawn from them about the gains from using the developed algorithm in comparison with the currently used ranging method.

Information about authors

Евгений [Evgeniy] Александрович [A.] Борисов [Borisov]

Workplace

Formation and Processing of Radio Signals Dept., NRU MPEI; JSC «Research and Production Corporation «Systems of Precision Instrument Making»

Occupation

Ph.D.-student, Research Engineer

Алексей [Aleksey] Сергеевич [S.] Жабин [Zhabin]

Science degree:

Ph.D. (Techn.)

Workplace

Formation and Processing of Radio Signals Dept., NRU MPEI; JSC «Research and Production Corporation «Systems of Precision Instrument Making»

Occupation

Assistant Professor; Head of Department

References

1. Владимиров В.М., Границкий Л.В., Лапухин Е.Г. Оптическая составляющая спутникового лазерного дальномера для многоцветной дальнометрии // Вестник СибГАУ. 2017. Т. 18. № 1. С. 195—204.

2. Антонов А. Сканирующие лазерные дальномеры (LIDAR) // Современная электроника. 2016. № 1. С. 10—15.

3. Васильев В.П. Современное состояние высокоточной лазерной дальнометрии // УФН. 2018. Т. 188. № 7. С. 790—797.

4. Морозов, М.А., Муравьев А.В. Современная лазерная дальнометрия // Новые направления развития приборостроения: Материалы IX Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых и студентов. Минск: Белорусский национ. техн. ун-т, 2016. Т. 2. С. 38.

5. Васильев В.П., Шаргородский В.Д. Современное состояние высокоточной спутниковой лазерной дальнометрии в России // Фотоника. 2017. № 6 (66). С. 74—85.

6. Честнов И.Ю., Аракелян С.М. Перспективные лазерные технологии. Методические указания для самостоятельной работы студентов. Владимир: ВлГУ, 2014.

7. Шаргородский В.Д. и др. Роль лазерных средств в обеспечении точности системы ГЛОНАСС // Исследования наукограда. 2013. № 3—4. С. 17—27.

8. Technical information SD-28. Characteristics and use of Si APD (Avalanche photodiode). Hamamatsu Photonics K.K., Solid State Division, 2004.

9. User's Guide. Avalanche Photodiodes. Fremont: Perkin Elmer Inc, 2003.
---
Для цитирования: Борисов Е.А., Жабин А.С. Метод статистической обработки сигналов в фотоприемном устройстве лазерного дальномера // Вестник МЭИ. 2018. № 5. С. 146—151. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-5-146-151.
#
1. Vladimirov V.M., Granitskiy L.V., Lapukhin E.G. Opticheskaya Sostavlyayushchaya Sputnikovogo Lazernogo Dal'nomeradlya Mnogotsvetnoy Dal'nometrii. Vestnik SibGAU. 2017;18;1:195—204. (in Russian).

2. Antonov A. Skaniruyushchie Lazernye Dal'nomery (LIDAR). Sovremennaya Elektronika. 2016;1:10—15. (in Russian).

3. Vasil'ev V.P. Sovremennoe Sostoyanie Vysokotochnoy Lazernoy Dal'nometrii. UFN. 2018;188;7:790—797. (in Russian).

4. Morozov, M.A., Murav'ev A.V. Sovremennaya Lazernaya Dal'nometriya. Novye Napravleniya Razvitiya Priborostroeniya: Materialy IX Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. Molodykh Uchenykh i Studentov. Minsk: Belorusskiy Natsion. Tekhn. Un-t, 2016;2:38. (in Russian).

5. Vasil'ev V.P., Shargorodskiy V.D. Sovremennoe Sostoyanie Vysokotochnoy Sputnikovoy Lazernoy Dal'nometrii v Rossii. Fotonika. 2017;6 (66):74—85. (in Russian).

6. Chestnov I.Yu., Arakelyan S.M. Perspektivnye Lazernye Tekhnologii. Metodicheskie Ukazaniya dlya Samostoyatel'noy Raboty Studentov. Vladimir: VlGU, 2014. (in Russian).

7. Shargorodskiy V.D. i dr. Rol' Lazernykh Sredstv v Obespechenii Tochnosti Sistemy GLONASS. Issledovaniya Naukograda. 2013;3—4:17—27. (in Russian).

8. Technical information SD-28. Characteristics and use of Si APD (Avalanche photodiode). Hamamatsu Photonics K.K., Solid State Division, 2004.

9. User's Guide. Avalanche Photodiodes. Fremont: Perkin Elmer Inc, 2003.
---
For citation: Borisov E.A., Zhabin A.S. Statistical Signal Processing Method in the Laser Rangefinder’s Photodetector. MPEI Vestnik. 2018;5:146—151. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2018-5-146-151.