量子电子学报

作者：秦宗锋,高宇琦,周辉,石岩

单位：1 武汉城市学院信息工程学部, 湖北 武汉 430083;2 武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430072

关键词：激光技术,星载激光雷达,波形阈值,回波信号波形,激光测距误差,

基金：国家自然科学基金 (41971302, 42371440)

波形阈值法是获取线性体制星载激光雷达测距值的重要方式之一, 其测距精度与噪声水平、回波信号波形展宽以及波形阈值设置等因素有关。根据线性体制星载激光雷达回波信号波形的分布模型和噪声特性, 通过推导波形阈值对应上升沿时刻的方差分布, 构建了波形阈值法对应的激光测距误差模型。进而以欧洲航天局研制的水星激光雷达为例, 采用数值仿真的方式, 模拟了不同归一化波形阈值条件下的激光测距误差分布规律。结果表明, 当归一化波形阈值接近0或1时, 激光测距误差受噪声影响最大而出现极大值; 而当归一化波形阈值取值最优时, 激光测距误差呈现迅速下降的趋势。此外, 研究发现最佳归一化波形阈值与目标坡度成正相关关系。采用一次分式函数拟合得到最佳归一化波形阈值的分布模型, 拟合曲线之间残差的均方根误差仅为0.005, 相关系数达到0.99。通过比较最佳归一化波形阈值与传统50%阈值所得的激光测距误差, 发现最佳归一化波形阈值可以大幅减小大坡度目标对应的激光测距误差, 这为星载激光雷达测距阈值的优化设置提供了方法支撑。

来源：2025年第5期

《量子电子学报》期刊编辑部

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