基于漫反射探测的全向激光告警性能分析

为了通过对基于漫反射探测的全向激光告警系统性能的分析,进而达到对系统性能优化的目的,采用理论推导和实验分析的方法,讨论了普通鱼眼镜头的成像规律,得出了系统所使用的鱼眼镜头的成像规律。推导了全向激光告警系统中探测器接收到的漫反射信号功率公式,讨论了鱼眼系统像面照度均匀性,分析了系统中CCD成像特性,得出光斑成像像素个数的公式。采用针对不同成像像素数,得出不同CCD成像面上单像素所探测到的光斑功率公式的方法。得到了不同传输距离时,光斑成像的像素数与探测器距光斑距离d的关系图;不同的能见度条件下探测器所探测到的单个像素功率与传输距离R的关系图;以及在能见度和传输距离一定的条件下,探测器单个像素功率随距离d的变化图。研究结果对于基于漫反射探测的全向激光告警系统设计和研制,优化系统性能具有重要帮助。     

全向激光告警系统的探测灵敏度分析

阐述了全向激光告警系统的结构特点,阐明了成像型全向激光告警系统的两个限制因素:光学系统像面照度均匀性和大视场角之间的矛盾;大视场接收和窄带光谱滤波技术之间的矛盾.分析了鱼眼镜头像面照度的均匀性,以及窄带干涉滤光片对于不同入射角的透射率.综合鱼眼镜头、窄带滤光片和面阵探测器3个硬件之间相互关系,给出激光全向告警探测灵敏度的估算公式,并通过实验验证了其准确性.最后得出结论,为了保证像面的均匀性及系统探测灵敏度,鱼眼镜头和滤光片的参数要配合得当:在选择鱼眼镜头时,需酌情考虑其最大像方出射角;窄带光谱滤光片需满足一定的透射率要求,则要求鱼眼镜头出射光线的最大像方出射角要控制在滤光片有较高透射率的入射角范围之内.对全向激光探测告警系统的器件选择,使器件组合达到最佳的探测性能具有指导意义.     

激光告警中的信号探测原理

激光威胁信号在大气传输中的大气衰减、大气散射、目标斑点散射和大气闪烁,以及激光信号的背景强度等都对激光告警产生重要影响,本文对此作以概述,并分析了目标的反射特性和激光的水下传输,激光信号的探测和激光告警的实际情况。     

基于背景分析的蓝绿激光探测信号检测

针对机载海洋激光探测系统接收信号噪声的非平稳性及与信号的相关性问题,文中利用局部相关特性建立了一种广义空间相关模型,把与信号相关的噪声转化为独立于信号的加性噪声,提出了一种基于背景分析的三重相关检测弱小信号的方法,实验结果表明该方法是一种抗噪性能强,自适应性能好的弱信号检测方法。     

激光探测水下声信号的实验研究

在实验室条件下,对于不同频率、不同振动强度的水下声音信号展开激光相干探测研究,建立了基于该方法的实验系统。水表面在水下声音信号作用下产生波动时,用激光照射水表面,其产生的水表面散射光携带了声波信息并与参考光发生干涉,对干涉信号进行采集并处理可得到水下声信号的频率与强度信息。对不同条件下得到的实验结果进行对比分析。实验结果表明,激光相干探测技术可有效地探测水下声信号,并且随着声信号的频率提高、强度减弱,探测效果趋于变差。实验系统采用全光纤光路设计,取得了较好的效果。     

中低频水下声信号的激光干涉法探测

基于迈克尔逊干涉仪原理,提出了在非平静水面情况下探测中低频水下声信号的激光干涉方法。利用携带声波信息的散射光和参考光的干涉结果提取水下声信号的频率信息,并进行了理论分析和实验验证,结果表明,激光干涉法可以准确探测出中低频水下声信号的频率信息。     

激光告警中的信号探测原理

激光威胁信号在大气传输中的大气衰减、大气散射、目标斑点散射和大气闪烁 ,以及激光信号的背景强度等都对激光告警产生重要影响 ,本文对此作以概述 ,并分析了目标的反射特性和激光的水下传输 ,激光信号的探测和激光告警的实际情况。     

用CMOS探测脉冲激光中的虚警抑制技术研究

如何在保证激光探测距离的基础上保持低的探测虚警,一直是激光探测系统的核心问题.以CMOS成像型激光探测系统为技术背景,分析了引起虚警的主要因素是场景噪声和强光干扰等,对此提出从三个方面来抑制系统虚警:光谱滤波技术;提高图像采集帧频,减少积分时间;帧相减技术.实验表明,在采用相同的探测阈值时,它们使虚警概率得到大大的降低,达到了较好的虚警抑制效果.     

声表面波滤波器中虚假信号的抑制

本文介绍了声表面波滤波器设计中抑制虚假信号的方法，给出了实验结构和结果，结果表明，该方法效果较为明显。     

探测受声波调制的激光漫反射回波信号

基于光电接收目标的漫反射光原理,采用红外激光探测室内声波,在对目标特性研究和漫反射回波信号光功率估算的基础上,设计和研制了实验系统。用红外激光探测从玻璃目标返回带有受声波调制的激光漫反射回波信号,在6-63 m距离及直接反射光线与探测器光轴之间的夹角β≤±4°时,可以听见所探测到回波信号中的声音;当β=4°-15°时,可以探测到激光漫反射回波信号,但听不到声音。实验证明,利用漫反射激光探测室内声音的方法是可行的。     

宽波段低虚警率激光告警电路研究

为满足复杂电磁环境下的使用要求,克服强背景光干扰造成的高虚警率,设计了一种具有较强的抗电磁干扰能力和低虚警率的激光告警电路。分析了现有各种激光探测技术的特点和不足,有针对性的采用了模拟电路和数字电路相结合的方式,在模拟电路部分实现了探测激光波段的改进,在数字电路部分实现了虚警率的降低。范围采用灵敏度高、响应带宽宽的光电探测器作为来袭激光接收装置,可探测探测器响应频带内不同波段的来袭激光信号。基于可编程逻辑控制器件(CPLD)的逻辑驱动控制电路能按程序给定的规则判别来袭激光信号的脉冲宽度,排除干扰光信号造成的误判,降低虚警率。测试结果表明,该电路的放大电路增益G=30,信噪比为20dB,探测距离≤5km,探测波长范围为850～1 700nm,虚警率≤5%。     

激光主动探测系统中APD的探测性能分析

根据“猫眼”目标和漫反射目标的回波能量公式及高斯概率分布,推导了APD用于“猫眼”目标探测的虚警概率和探测概率公式,以此为基础,通过数值分析的方法研究了“猫眼”目标离焦量、探测距离对APD信噪比的影响;仿真了阈噪比对APD虚警概率的影响曲线,选定了合适的阈噪比。在选定阈噪比的基础上,分析了不同探测阈值下APD的探测性能,同时研究了离焦量、激光发散角对探测概率的影响。结果表明：APD的信噪比和探测概率随离焦量和探测距离的增大而减小,压缩激光发散角可提高APD探测概率,对不同距离上的目标进行探测时选择不同的探测阈值可有效提高APD探测性能。     

利用硅雪崩二极管检测激光脉冲信号

研究了用雪崩二极管 (SiAPD)检测激光脉冲回波信号的统计特性 ,分析了激光测距系统的探测概率、虚警概率和漏探测概率与系统参数及检测电路所设阈值的关系。阈值的选取对系统的探测性能有很大影响 ,对实际系统的计算表明 ,回波产生的初级光电子数和SiAPD的平均增益决定了阈值的选取区间。     

基于激光再制造机器人的表面浅斑缺陷识别研究

机器视觉系统对于提高激光机器人再制造质量有重要作用。针对浅斑类缺陷无法在点云数据中定位的问题,开发了专用识别系统,将二维图片和三维点云结合起来实现该类缺陷的三维检测。对灰度图片进行处理,包括图像频域增强、区域标记和区域合并等,实现了二维图片中的缺陷定位;利用双目立体视觉系统对再制造零件表面进行扫描,获取零件表面三维点云数据,同时将二维缺陷边界转换为三维缺陷边界,实现了点云数据中缺陷的定位。实验结果表明,该系统能有效识别浅斑类缺陷,并且再制造精度高。     

一种基于全景视觉的运动目标检测方法

针对基于全景视觉系统采集的图像序列中运动目标检测的方法进行了研究,采用三帧差法和混合高斯模型相融合的算法对运动目标进行检测。不但解决了三帧差法无法检测出全部目标信息的缺点,而且还避免了背景减除法容易出现两个目标的假现象,在背景颜色和目标颜色相近时检测效果较好。实验表明,该算法能准确检测出运动目标,具有较好的实时性。     

短波环境下跳频信号检测

短波电磁环境复杂,定频信号、扫频信号、突发信号等大量干扰信号存在,使得跳频信号的检测存在困难,首先利用短时傅里叶变换将信号变换到二维时频平面上,用功率谱对消的方法来清除大部分定频、扫频等信号;其次根据跳频信号不同于定频信号的特性,提出了一种单元平均选小的恒虚警概率准则(CASO-CFAR),将其扩展到二维并应用到时频平面;最后利用形态学图像处理方法中的开和闭运算及中值滤波器对判决后的二值图像进行处理,进一步解决了判决后残留的星点噪声和信号空洞问题。实验表明,该方法能够抑制定频干扰,凸现跳频信号,为跳频信号的分选、解调等后续工作提供了良好的基础。     

激光探测信号处理电路研究

在激光的各方面应用中,从Si-PIN光电探测器的特性入手,针对探测激光回波信号所输出的微弱电信号,设计了一种实用的弱信号处理电路。包括低噪声宽带放大电路,信号二值化处理电路以及脉宽调整电路。使其输出信号与应用需要相匹配,为后级系统提供了稳定可靠的前级信号。该设计的实用性、可靠性从试验角度得到了验证。     

基于光热调制检测发动机叶片疲劳裂纹的激光声表面波方法

提出了基于光热调制的激光声表面波检测疲劳裂纹的实验系统和方法,并将其用于发动机叶片疲劳裂纹的检测。Nd∶YAG激光器产生的激光通过凸透镜聚焦在样品表面,同时用半导体激光在激发点同一位置进行光热调制,利用干涉仪在另一位置探测声表面波信号。利用精密平移台在可能的裂纹区扫描激发源和加热源,获得打开光热调制和关闭光热调制时的声表面波信号,也即不同位置处样品加热和冷却时的信号Sheat和Scool,由于光热调制产生的压应力使裂纹闭合,使Sheat产生明显的峰值变化,因此差值信号ΔS=Sheat-Scool即为疲劳裂纹闭合引起的信号变化。对叶片表面裂纹检测的实验结果表明,该方法具有较高的检测灵敏度和可靠性。     

基于序贯检验的激光主动成像目标探测方法

针对激光主动成像图像信噪比较低、目标难以被实时探测和识别的问题,提出了一种多通道序贯概率比检验(SPRT)的激光主动成像目标探测方法。基于原始观测数据,构造对数似然比检验,给出似然比判据及阈值的计算方法。结合激光主动成像的多通道特性,采用序贯概率比检验,在给定虚警概率和检测概率的情况下,对仿真的强度像和距离像通道进行探测。理论分析和实验结果表明,该方法能够实现对激光主动成像图像中目标的可靠检测,且具有检验速度快、所需样本少以及可在线计算等优点,可以满足激光主动成像制导中目标探测的准确性和实时性要求。