آشکارسازی پالس های لیزری و برآورد زمان وقوع رخداد در فاصله یاب های لیزری

مبنای عمل فاصله یاب های لیزری پالسی مبتنی بر آشکارسازهای نوری خطی، برآورد زمان ورود (تأخیر) پالس نوری دریافت شده توسط گیرنده است؛ و دقت برآورد، از زمان استفاده از این نوع از فاصله یاب ها مورد توجه محققان این حوزه بوده است. سه خطای اصلی در این زمینه خطای زمان سنج، خطای لرزش و خطای گام است. کارهای قبلی انجام شده در این زمینه، با رویکردهای جداگانه، سعی بر کاهش هر خطا به صورت مستقل از دو خطای دیگر دارند. این کارها متمرکز بر متوسط گیری و طراحی مدارات مجتمع هستند. در این پایان نامه سعی می شود تا با تکرار پالس و استفاده از روش های تخمین پارامتری، به برآورد زمان ورود پالس نوری به سطح آشکارساز نوری خطی و کاهش هم زمان این سه خطا بپردازیم. در این رویکرد با فرض شکل موج مثلثی و نمایی به عنوان خروجی گیرنده، زمان ورود پالس نوری، برآورد شده و کران پایین کرامر-رائو به دست می آید. دیگر مسأله ی مهم در این فاصله یاب ها، آشکارسازی پالس های برگشتی از هدف است. سیگنال خروجی آشکارساز های نوری، یک فرآیند تصادفی است. غالب کارهای انجام شده حول این مبحث، مربوط به آشکارساز های نوری مبتنی بر شمارش فوتون است. برای آشکارسازی پالس های برگشتی از هدف در فاصله یاب های مبتنی بر آشکارساز های نوری خطی نیز، با فرض ناصحیح یقینی بودن سیگنال خروجی آشکارساز نوری، از استفاده می شود. در این پایان نامه روابط سیگنال و نویز آشکارساز های نوری خطی و تابع چگالی احتمال آنها محاسبه می شود. سپس با استفاده از نمونه های زمانی و نمونه های حاصل از تکرار عملیات فاصله یابی، آشکارساز آماری بهینه مطابق با معیار نیمن-پیرسون طراحی می گردد و عملکرد این آشکارساز با آشکارساز پیشنهاد شده در کارهای قبلی مقایسه می گردد. این آشکارساز پارامتر های تابع چگالی احتمال سیگنال و نویز، در عمل قابل استفاده نیست. لذا استفاده از آشکارساز راه حل محسوب می شود. در پایان با طراحی آشکارساز عملکرد این آشکارساز با آشکارساز نیمن-پیرسون مقایسه می شود.