多望远镜信号接收的激光测距系统探测能力

地面激光测距站向空间目标发射激光信号后,其反射的回波信号达到地面站时将覆盖一定范围,通过设置多台望远镜接收信号,有利于提升对激光信号探测能力。根据激光雷达测距方程及信号探测概率,分析了多望远镜信号接收系统的探测概率、提升效果以及等效接收能力。利用中国科学院上海天文台相距约60 m、口径分别为1.56 m和60 cm双望远镜系统,通过双望远镜同时接收卫星的回波信号,研究了双望远镜信号接收系统探测能力。相比原60 cm口径望远镜系统,单位时间内激光回波数增加了四五倍。考虑到1.56 m口径望远镜激光测量性能,双望远镜可等效于一台口径约1.61 m望远镜系统接收能力,验证了多望远镜信号接收可行性和技术优势。分析了多望远镜系统对轨道高度1 000 km、直径10 cm非合作目标测量能力及所需望远镜台数,使该测量技术在微弱信号探测与大口径望远镜激光测量中将会发挥重要作用。     

水下微弱目标双通道激光探测方法研究

在舰船尾流、渔网等微弱目标探测方面,由于目标对探测激光反射回波微弱以及水体背景的强干扰,导致激光探测系统的探测距离近、探测视场小及目标检测能力弱。论文针对近岸浑浊水体激光探测回波信噪比低、目标探测距离近问题,基于积分雷达方程,针对舰船尾流、渔网等微弱目标,仿真研究了激光接收天线长度,轴距对接收能量的影响,设计了激光发射、接收非同轴探测方案,并进行舰船尾流、渔网等目标探测实验,实验结果表明:通过双通道光学接收系统的空间合成,可抑制近程水体强散射的干扰,可实现对激光探测系统大视场接收、光电探测器高灵敏度接收、目标远距离探测的匹配。论文研究成果可为水下激光探测技术工程化提供支持。     

双望远镜的空间碎片激光测距试验研究

大口径望远镜有助于提升空间碎片目标测量能力。根据激光测距雷达方程应用多台相对较小口径望远镜同时接收激光回波信号,可等效实现单台大口径望远镜激光信号接收能力,弥补大口径望远镜在目标快速跟踪、系统运行维护等方面不足,并可兼顾测距系统测量能力和效率。基于中国科学院上海天文台相距约55 m的1.56 m和60 cm口径望远镜系统,研究了双接收望远镜测距技术,在国内首次开展双望远镜空间碎片激光观测试验,验证了多望远镜同时接收碎片目标激光信号测量技术。测量数据结果表明:1.56 m口径望远镜激光回波接收能力是60 cm口径望远镜的约3~4倍,双望远镜可等效于一台约1.65 m口径望远镜的激光接收能力,在远距离、小尺寸空间碎片目标高精度激光观测中将发挥重要作用。     

通信望远镜

美国的部分侦察兵,已配备一种全新的通信系统——通信望远镜。 这是一种激光通信器,集望远镜和通信发射接收装置于一身,能在仅2°角宽的范围内,发射低能量的激光信号,以传输数字信息,敌方极难发现。它是卫星激光通信技术的副产品,所使用的低能量的激光,不会对人造成伤害。它的左、右两个镜筒,分别安装了一套发射、接收器。当侦察兵发现敌方目标群时,只要按下一个按钮,它就会显示目标的距离和坐标方位,并对其坐标方位进行自动存储,现已能存储20个目标的方位数据。当所有的目标数据存储完毕后,侦察兵把望远镜对准远处(最远3km)的另一名侦察兵的望远镜,然后按下另一个按钮,只     

基于APD的“猫眼”目标激光回波探测实验研究

针对＂猫眼＂目标激光主动探测,从抑制噪声干扰和激光后向散射出发,研究了APD激光回波信号探测系统的组成原理和电路设计。设计了一种基于APD的激光回波接收放大电路,采用自动增益控制技术（AGC）,同时给出了接收系统的控制时序逻辑图,并分别对窗帘、玻璃、光滑墙体,望远镜等目标的回波信号进行了接收实验和分析,提出了鉴别＂猫眼＂目标的方法,为后续＂猫眼＂目标识别的实验研究提供了依据。     

米散射激光雷达系统的校准与调试

为了研究大气米散射激光雷达系统的光学结构参数对探测结果的影响,采用模拟计算方法得到各种参数条件下相对接收信号强度随距离的分布图,并对相应的校准与调试方法做出探讨.结果表明,为达到设计要求,100m处激光束的光斑须调整到不超过25mm;对1000m处的硬目标校准时,发射与接收轴间夹角误差为2.2μrad,此时激光束发散角包含于望远镜的接收视场范围内.     

激光声水下目标探测器的设计

针对一种水下目标的声探测方法设计了激光声水下目标探测器。对激光声信号产生机理进行研究,并开展了水下探测器发射声信号检测的实验。结果表明:强脉冲激光聚焦于液体介质可以产生爆炸性球面声源,探测器内部的声反射面将球面声信号转变为高指向性的平面波信号。通过对探测器的发射信号和接收的目标回波信号进行数值计算,发现探测器发射信号具有窄波束指向性、高距离分辨力和远探测距离等特点,可以满足水下目标探测的应用需求。     

0.94 μm差分吸收激光雷达地基工作的进展

为了更好地探测对流层大气水汽的垂直廓线,对已经建立的935 nm差分吸收激光雷达进行了部分改进。采取双通道接收的措施,近场通道望远镜同时也是发射激光的扩束器,近场通道采用偏振分束器加四分之一波片的方式隔离发射光和回波光,远场通道（主通道）采用平行旁轴的卡塞格林望远镜,从而减小激光雷达近地面盲区;发射机的双波长挪到936.0~936.5 nm之间,增加了注入种子激光的功率,提高发射光谱纯度,从而提高探测精度。探测范围从600~2 000 m,延展到250~3 000 m,随机误差5%。     

三维成像激光雷达线阵探测模式分析

以三维成像激光雷达对地面车辆目标探测为应用背景,采用线阵光电探测器并行接收的新体制来提高对目标成像的速度和实时性。按照对目标照射的激光辐射形式,总结出两种线阵探测模式：一种是激光多束发射模式,另一种是激光泛光发射模式。对这两种模式的机理、实现方式及优缺点进行了分析,并分别建立了两种模式下的激光雷达探测方程。采用信噪比和测距精度来分析两种模式的探测和测距性能。分别推导出了两种模式下信噪比与距离,发射功率与距离的关系表达式并进行了仿真。仿真结果表明,在相同距离和发射功率下,激光多束发射模式的回波信噪比更高;在相同距离和测距精度下,激光泛光发射模式需采用更高的发射功率。     

激光栅栏探测技术

针对隐身飞机的隐身特性,提出一种采用分布式激光主动扫描照射和回波接收方式进行警戒探测的激光栅栏技术,作为目标探测的新型探测手段。给出了激光栅栏技术的原理和发射接收分机的组成,针对国外典型隐身飞机的部分飞行参数,进行了激光栅栏参数的初步设计,拟采用17.3 km为间隔设置激光发射接收装置,激光光束扫描角度为60°;采用重复频率20 kHz,脉冲宽度10 ns,单脉冲能量3.2 mJ,平均功率64 W的YAG激光器作为发射机;采用雪崩光电探测器进行接收。通过计算,可以实现对15 km飞行高度,1.5 Ma飞行速度的隐身飞机的探测需求。     

伪随机序列调制的激光外差探测

在激光外差探测中,为了增强在频谱密度上对多普勒频移峰值的识别能力,提升对目标的探测概率,提出一种采用伪随机序列对连续激光进行调制的外差探测方法.应用伪随机序列的M序列码对发射激光和本振光同时进行频率调制,接收信号光和经时间延迟后的本振光相干叠加形成拍频信号.其特点是二进制码调制同时作用于发射信号光和本振光,使外差信号频...     

脉冲激光测距仪灵敏度与消光比的研究

脉冲激光测距仪的灵敏度是仪器系统内部的探测灵敏度,主要由激光发射系统(发射功率P_t)、接收系统(接收功率P_r)和发射、接收、瞄准三轴平行度等决定,与外部条件无关,它可直接决定其最大测程。 假设图1中激光发射角为θ_t,接收视场角为θ_r,则光束到达R处目标面上的激光功率为P_tK_te~(-αR),在目标面上的照射面积为     

图片介绍

装在西德Wettzell/Baperischen Wald人造卫星地面观测站的激光系统。它有接收和发射光学机构和钕——钇铝石榴石激光测距仪及月球测距用的传导装置。(图中1.发射望远镜;2.有光电倍增管的接收望远镜;3.超级望远镜;4.供将来月亮测距用的传导装置。)     

调频连续波激光引信探测系统设计

调频连续波（FMCW）激光探测技术将调频测距原理与激光的优点相结合,具有探测精度高、抗干扰能力强等优点。为验证FMCW激光探测原理和性能,设计了FMCW激光引信探测系统,包括激光发射子系统、激光接收子系统和信号处理子系统,具有FMCW激光发射、接收、信号处理和探测距离信息输出等功能。对FMCW激光引信探测系统的测距性能进行试验测试,结果表明:FMCW激光引信探测系统的最大探测距离12 m,测距误差在0.3 m以内。所设计的FMCW激光引信探测系统具有较高的探测精度,可应用于FMCW激光引信。     

用激光雷达观测大气

激光雷达基本特性把峰值功率P_0、脉宽τ的激光用发射望远镜将束径扩展,成平行光束射入大气中。用孔径面积A_r的接收望远镜,把经大气中各种物体向后散射的激光聚光,通光适当滤光,用光探测器变换成电信号。设接收发射系统的光学总效率为K时,与接收发射点相距为R的物体,接收功率P_r可用激光雷达方程     

大气探测激光雷达自动准直方法综述

大气探测激光雷达工作之前,首先要调整发射激光束与接收望远镜光轴的平行（又称准直或对光）,使得接收到正确的回波信号。准直过程一般分为手动和自动两种,手动准直费时费力,有一定的随机和任意性,难以定量评估。因此,高精度、高效率激光雷达自动准直系统的研制是提高激光雷达自动化程度和确保正确探测数据的有效手段。介绍了大气探测激光雷达的工作原理,自动准直方法研究的重要性;综述了大气探测激光雷达自动准直方法,其中着重介绍了激光雷达发射激光的扫描方法和自动准直结果的判定方法,最后比较了不同自动准直方法的优缺点。     

光波距离选通装置

概要本装置是为了用平面显象的方法在夜间观察、记录远方目标并测距而设计的。外观如图1,系统图如图2。它由发射系统(把波长1.06微米(近红外光)及0.53微米(可见光)的激光发射到目标上)、接收系统(把从目标反射回来的弱光接收放大)、探测     

孔径匹配对中继镜系统上行传输影响的模拟与分析

利用激光大气传输四维程序,建立了双望远镜中继镜系统上行传输模型,研究了孔径匹配对中继镜系统上行传输的影响。选择去除畸变相位后的接收光场的远场峰值功率密度作为中继镜系统上行传输的性能指标,通过光束在真空中传输的计算,得到了接收口径一定时不同发射口径对应的最优发射焦距,并对不同发射功率激光在大气中上行传输的情况进行了模拟计算。结果表明,当接收孔径一定时,随着发射孔径的增大,最优发射焦距减小;增大发射孔径,可以增大临界发射功率;当发射功率较小时,在一定发射口径范围内,发射口径的变化对中继镜系统上行传输的性能指标影响不大,当发射功率较大时,增大发射口径可以有效提高中继镜系统上行传输的性能指标。     

折反射共光路多谱段激光雷达光学系统设计

激光雷达不仅可用于分析目标光谱特性,还能够获取空间目标方位、距离、三维形貌及运动特征。常规激光雷达测量的目标特征单一,难以同时具备以上所有的探测能力。针对激光雷达的多种功能需求,设计了一种同时具备以上多种测量能力的激光雷达,采用发射/接收共光路系统结构形式,极大地简化了光学系统结构,光学系统为特殊的折反射结构,在仅使用两种光学材料的情况下即可实现400~1400nm宽波段的发射与接收。为实现多谱段探测,激光光源采用光参量振荡器单脉冲可调谐激光器,光谱调节范围覆盖整个探测波段。激光发射系统的激光等效扩束比达到12.6,单色回波接收系统等效F数为8,采用光电倍增管,20μm内的径向能量接近100%。为满足对目标的跟踪与精细结构测量,在共光路的基础上,加入可见光接收系统,使多谱段激光雷达还具备可见光成像能力,可见光接收系统全视场为1.6°,所设计的调制传递函数在37lp·mm-1处优于0.5。系统各项设计指标满足探测需求。     

Chirp强度调制与近红外激光合成孔径雷达距离向处理

合成孔径激光雷达是利用同一孔径(望远镜)与目标作相对运动并采用信号处理方法来模拟孔径阵列,获得高方位(横向)分辨率的相干成像雷达.采用窄线宽的单频光纤激光光源和相干探测方法;发射光波被啁啾信号作幅度调制,接收后进行距离向脉冲压缩;激光雷达和目标相对运动引起的回波相位变化,由相关运算实现相位补偿和累加(孔径合成),以提高方位向分辨率.提出了新的工作体制:距离向啁啾信号调制在发射光波振幅(强度)上,方位向多普勒频移反映在回波光波相位(频率)上,便于解决距离向与方位向之间的耦合模糊问题.报道了中期实验成果:Chirp 射频信号调制激光强度,实现合成孔径激光雷达距离向的压缩.