光检测尾流特征中抑制背景干扰的方法

依据鱼雷光检测尾流的背景干扰的主要来源及其特征，给出了有效抑制背景干扰的方法。理论和实验研究表明，采用以下方法，可有效抑制背景干扰：给光电探测系统加装窄带光谱滤波器，其透光的谱线宽度应恰好覆盖照明激光的辐射频谱，由于照明激光的谱线很窄，可有效抑制环境背景光的干扰；对于气泡的前向散射和后向散射，采用前向散射测量能较好地抑制水分子、水中固体悬浮颗粒的散射干扰；在测量气泡散射的各种物理量中，测量气泡的散射光空间频谱分布，通过高斯拟合，以散射光空间频谱分布的线宽表征气泡的空间分布，是一种有效的光检测尾流方法，并且可以进一步抑制与激光光谱重叠部分环境背景光的干扰。研究结果为光检测尾流的实际应用奠定了理论和实验基础。     

一种激光尾流制导鱼雷信号检测方法

针对鱼雷光检测尾流时尾流信号受水体后向散射干扰不易检测的问题,给出了一种有效的检测方法。利用变遗忘因子的自适应抵消方法对水体后向散射回波进行抑制,通过非线性放大增强目标信号,最后采取自适应阈值等多种有效策略对目标进行探测。对试验数据分析表明,该方法可以有效抑制水体后向散射回波信号,并具有较快的收敛速度和跟踪速度,可提高光尾流检测能力。研究结果可为光检测尾流的实际应用提供了依据。     

光尾流探测系统回波信号的数值仿真

为了仿真光尾流探测系统参数对回波信号的影响,利用米氏散射理论计算了单个气泡的光散射特性,并求解了不同尾龄时刻舰船尾流截面的光学厚度。结合尾流探测的工程应用设计了探测系统的原理光路,并依据探测光路图采用数值方法,得到了具体探测参数下的尾流回波信号。仿真结果表明,探测系统参数的优劣对回波信号的影响至关重要,该研究可为光尾流系统的参数优化提供一定的理论参考。     

650nm激光器照明条件下水中气泡群光散射的实验研究

在650nm激光器照明条件下对水中气泡群的光散射谱强度分布进行了测量，并与633nm激光器照明条件的实验结果进行了比较。结果表明，650nm激光器能够满足水中气泡群光散射测量对光源的要求。     

激光尾流制导后向散射信号的仿真

为研究激光尾流制导工作机理,对水下航行器全航程探测舰船气泡尾流过程中激光后向散射信号进行了建模仿真,建立了舰船尾流数据模型和尾流气泡后向激光散射模型,并在此基础上编制了光尾流制导信号仿真软件,通过调用蒙特卡洛仿真引擎和典型水面舰船尾流数据,计算获得了5种典型的美国海军主力作战舰艇尾流在各种仿真参数条件下的后向激光散射信号曲线,仿真结果展现了不同条件下激光散射信号特征,解决了光尾流制导试验过程中实际舰船尾流和海水环境等试验条件难以复制模拟等问题,为激光尾流制导技术提供了判别依据。     

水中气泡的运动规律和光学散射特性

本文给出水中气泡密度与从水面算起的深度、水面风速之间的关系;给出了一般情况下的小气泡、中等大小气泡、大气泡的运动规律;阐述了气泡的光散射特性。通过对水中气泡进行高速摄影分析,表明气泡运动速度与理论计算结果是一致的。笔者认为,采用光学方法研究鱼雷尾流气泡并且依此对目标进行跟踪是可行的。     

气泡光散射谱强度分布研究

提出了测量水中气泡光散射特性的一种新方法，利用光散射谱强度分布的半值宽度随产生气泡气压的变化测量水中气泡的分布情况。研究表明，光散射谱强度分布的半值宽度可以用作为检测水中气泡存在的判据，具有较高的实用价值。     

基于粒子滤波衰减因子抑制干扰的组合导航信息融合算法

为修正组合导航系统受到干扰的数据,使用粒子滤波算法判别数据是否符合系统误差要求;采用改进的粒子滤波算法,当组合导航系统单一通道受到干扰而发散时,通过改变受干扰通道粒子在系统中的权值来抑制干扰。仿真结果表明,改进的粒子滤波算法在组合导航系统单一通道发散的条件下能够有效地降低误差、提高精度,从而使系统仍能保持较好的工作状态。     

受激喇曼散射对有级联掺铒光纤放大器波分复用系统的影响

本文研究了受激喇曼散射(SRS)对有级联掺铒光纤放大器(EDFA)的波分复用系统若干性能的影响.根据通信系统几率的特性,建立了SRS对通信系统误码率影响的理论模型,分析了它对输入光功率、信道数、信道间隔以及放大器个数和放大器间距的影响及相应限制.研究表明,合理采用较少的放大器数和较小的输入光功率,有利于保证系统的性能指标,降低系统造价,提高系统性价比;由最小误码率来综合确定合理的信道间隔和信道容量;通过合理的设置放大器及系统参数,可以使受激喇曼散射的影响减至最小,从而实现性能良好的长距离、大容量通信.     

激光火工品系统自动检测电路的噪声分析与抑制

设计了激光火工系统检测结构和微弱光信号检测前置放大电路,主要分析了前置放大电路中产生噪声的原因,并讨论了如何处理噪声,提高信噪比。实验测得输入光功率为0.10nW时,检测电路输出电压约为10.5mV,输入光功率小于0.1nW时,检测电路输出电压淹没在噪声中无法分辨,即检测电路的峰值噪声约为10mV。     

基于退偏效应的尾流激光探测与寻迹方法

利用不同尺度气泡与海水介质对激光散射后退偏状态的差异性进行尾流检测并实现尾流寻迹。仿效声尾流导引的模式,通过尾流中不同密度、尺寸气泡群与海水水体的分辨达到对尾流边缘区域的识别。试验结果表明,本文的方法能够有层次地分辨不同密度、尺度气泡散射体和海水介质的回波信号,并反映出气泡密度对散射光退偏效应的敏感性。试验结果具有一定的规律性,表明该方法可以实现探测器对进出尾流的甄别。     

一种基于偏振特征的激光尾流探测方法

对激光经气泡、水体散射后偏振特征的变化进行理论分析,研究舰船尾流的几何模型和气泡分布规律,提出了一种基于偏振特征的激光尾流探测方法。利用偏振光探测优势对探测器进出入气泡尾流的舷别信息进行分析,对所提出的方法进行了可行性实验研究。实验结果表明：偏振光探测装置可有效地分辨尾流区和非尾流区的散射光回波信号;当激光通过不同尺度、不同密度气泡区域时,探测器接收到的回波信号亦不同,且信号特征有规律可循。该方法能初步对尾流的舷别信息进行甄别,为尾流自导鱼雷探测舰船尾流从而进行目标跟踪提供了依据。     

引信脉冲激光装定电路抗干扰技术研究

针对设计的引信脉冲激光装定实际电路，主要分析了背景光和大气等干扰对引信脉冲激光装定系统性能的影响．采用双视场探测方法和数字相关检测技术对接收信号进行处理，并进行了实际电路改进。通过实验和分析计算，得出了电路改进前后的信噪比和信噪改善比．实验结果表明改进后的引信装定电路同时满足抗干扰和小型化要求．装定系统性能得到提高。     

舰船尾流场激：光位移探测技术研究

舰船尾流场中的大量微气泡会使通过它的激光产生比普通海水强烈得多的散射效应,尾流场中微气泡的前向散射占主导地位,且在一定入射波长下,相对散射光强与气泡半径呈线性关系,气泡半径越大,对激光的散射越明显,这样照射到接收器上的光斑位置就会发生偏移,通过对接收器上光斑中心位置的计算,可以达到探测尾流场的目的。试验结果表明,当激光束穿过模拟尾流区域时,光斑中心距源点距离将发生明显变化,其方差将增大几倍到几十倍,通过检测激光束位置的偏移量为尾流的探测提供了一种途径。     

多波段激光检测光源模块设计

利用特定波长的激光信号模拟激光脉冲信息是评价激光装备接收性能的一种主要手段,为满足不同波长激光装备检测集成化的需求,设计了一种多波段激光检测光源模块。通过激光光源的选型,基于透反镜的共轴光路设计和光纤准直镜头的设计,实现了905、1064和1550 nm波长的多波段激光的共光轴匀化输出。为满足激光光源的窄脉冲驱动需求,选用超高速器件将脉冲上升沿转换成窄脉冲驱动信号,控制RC充放电电路进行功率放大,实现激光光源的窄脉冲发射。分别进行了光斑质量、波长、发射功率等参数的实验验证,结果表明多波段激光检测光源能够满足应用要求。     

大功率窄脉冲半导体激光光源等效电路参数研究

针对大功率窄脉冲激光光源的激光器多管芯组合结构等效电路的参数提取困难的问题,提出了基于外特性测量法来提取激光器多管芯组合结构等效电路参数的简捷方法。其特点是：在不知道半导体激光器的材料及内部结构的情况下,通过对实物电路系统电参数的测量并利用Pspice仿真软件经多次参数拟合来获得半导体激光器等效电路参数。实验结果表明,利用该方法提取的半导体激光器等效电路参数与国外产品给出的等效电路参数相吻合。它为大功率窄脉冲半导体激光器驱动源的设计提供了依据,对多个管芯的组合方式、组合结构设计及装配工艺具有指导意义。在此基础上,设计并制作了半导体激光器板载结构的驱动源电路实验系统,其输出功率为180 W,光脉冲的上升时间为3.2 ns,脉冲的宽度为8.3 ns.     

基于空心光锥技术的非视线红外激光大气散射通信技术

为减少激光探测接收背景噪声的影响,针对非视距(non-line-of-sight,NLOS)激光远程通信问题,提出一种扇形和空心光锥压缩接收激光的前向散射信号的新方法。根据非视线散射通信原理,介绍其计算方法,并通过非视线激光大气散射通信数据测试和外场试验,实现便携式、低功率的1.1 km激光大气散射通信距离。验证结果表明：在非视线激光大气散射通信接收机中使用空心光锥能有效地提高通信能力,为战场上部队在受敌方电磁干扰或电磁静默时提供通信保障。     

一种小型脉冲激光器能量和重复频率测量电路

针对传统激光功率计无法实时检测的缺点,设计一种基于PIN光电二极管的小型激光脉冲能量和频率实时检测电路。在激光器输出窗口前端设置光学玻璃对激光输出进行透射和散射,利用PIN光电二极管探测激光散射信号并完成光电转换。微弱电信号经后续信号调理电路处理以外部中断方式触发单片机计时、计数,单片机同时采集调理电路的输出电压。系统最终实现了激光脉冲频率及能量的检测。测试结果表明:该系统的频率测量精度优于0.02%,能量测量精度优于1%,灵敏度优于0.8 V/mW,响应时间不大于3 ns。