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。     

威胁源参数对激光散射截获半径的影响

在利用Mie散射理论对1.06 μm脉冲激光在低空大气中传输时散射辐照度的分布进行了分析计算的基础上,以激光测距信号为例,讨论了激光威胁源参数（脉冲能量、脉冲宽度、威胁源距离等）变化对激光告警散射截获半径的影响,结果表明：威胁源参数变化会对激光散射截获半径产生明显影响。因此,在考核和使用激光告警设备时,必须考虑威胁源参数变化因素的影响。     

利用双Gamma大气闪烁模型分析激光告警探测概率

针对激光告警系统属于小孔径、远距离弱信号和高探测概率探测的特点,分析和研究了大气湍流造成的激光信号的闪烁影响模型,探讨了大气闪烁效应对激光告警探测概率的影响规律.结合激光告警探测器的信号探测原理和探测器噪声分析,基于Andrews双随机起伏调制理论推导了适用于中、强大气闪烁双Gamma模型的激光信号大气传输和信号探测理论模型.根据仿真计算和结果分析指出,激光告警系统的探测概率不但是与探测器功率信噪比、探测器噪声、环境背景噪声和系统功率阈值等因素密切相关的综合函数,而且大气路径的闪烁效应也对激光告警系统的探测概率有明显影响.     

相关探测扩大激光告警警戒范围分析

通过对大气激光散射信号的分析,给出了离轴距离与散射激光辐照度的关系曲线.计算分析表明,利用二元相关探测技术,在保持一定的探测概率和虚警率的情况下,可以近一步降低探测阈值,从而扩大激光告警接收机的警戒范围,提高激光告警器的散射截获能力。     

空间光通信APT系统中大气信道对激光信号传输影响的分析和研究

介绍了APT系统中激光信号通过随机大气信道时 ,大气中的气体分子和大气气溶胶离子、尘埃、雾、雨、霾等对激光信号的吸收和散射效应 ,以及大气湍流效应对光信号传输的影响。同时 ,对于不同大气条件下激光信号的传输进行了实验研究。     

大气散射对合成孔径激光雷达回波信噪比的影响

回波信号功率是影响雷达探测分辨率的重要因素.结合大气散射对激光传输的影响,建立了波长为200～1200 nm的激光传输中大气散射衰减的数学模型,并埘该模型进行了仿真分析,得出激光大气传输过程中大气散射作用对激光衰减及其回波信噪比影响的规律.     

激光大气散射离轴探测建模及仿真

基于米氏散射理论,建立了波长1.064μm激光离轴散射探测模型。利用编程语言MATLAB设计了激光离轴散射探测仿真软件,该软件能够仿真计算多种大气传输条件下的散射辐射参量,并绘制相应的曲线。对激光告警散射截获半径评估和制导激光散射光特性进行了仿真计算,结果表明,该模型能够预测不同气象条件下的散射参量,为系统设计者和工程使用方提供了简便、快速的大气散射仿真工具。     

激光威胁信号的辐射强度分析

本文根据国外文献 ,首先概述了激光告警系统的设计要素 ,然后细致分析了激光威胁信号的辐射强度和光学散射特性与传输特性。     

暗室消光性对激光侦察告警辐射仿真测试的影响

研究了利用激光暗室进行的激光侦察告警辐射式仿真测试模式,提出利用激光指示信 号模拟装置的仿真测试方案。分析了仿真测试中暗室漫反射干扰引起的虚警的干扰模式原因和表现,根据激光目标指示器和激光测距机战场使用与大气传输的理论分析,给出了告警激光信号能量功率的仿真计算模型,探讨了激光暗室各个漫反射表面的漫反射特性、漫反射系数(反射率)等因素对激光侦察告警辐射式仿真测试的影响,为进行激光被动侦察告警辐射式仿真测试提供理论依据和参考。     

激光在沙尘暴中的衰减特性研究

复杂环境中激光传输和散射特性是目标与环境光散射特性研究的基础。主要讨论了激光信号在沙尘中的传输衰减特性。根据Mie理论研究了具有一定粒径分布沙尘粒子对于激光信号的单次散射衰减特性，给出了不同分层沙尘粒子的平均散射截面、粒子平均反照率、平均不对称因子和平均相函数。利用四通量法和蒙特卡罗法研究了激光在分层沙尘大气中的多重散射和斜程传输衰减特性，并给出它们与能见度及高度的变化关系。最后，在考虑多重散射时，分别用以上两种方法数值计算了1．06μm激光在斜程沙尘大气中的衰减率，并与单次散射结果进行了比较。结果表明，能见度较低时，不考虑多重散射效应会带来较大的误差；在斜程沙尘大气激光传输时，随分层数增加，数值结果就越精确。     

基于非视线红外激光大气散射通信技术研究

为了实现非视线激光大气散射通信,根据米氏散射理论,建立了非视线通信链路模型,研究了1.06m激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系,并搭建了试验原理系统,进行了1km距离的散射通信试验,获得了激光散射信号。结果表明,在一定的天气条件下,采用波长为1.06m的红外激光进行信号传输,有望实现远距离的大气散射通信。     

基于时域特性的远场激光制导信号能量仿真方法分析

结合激光大气传输的理论和激光野外测试,提出了基于等效测度的远场激光光斑能量/功率的能量特性模型测试和建立方法,并进行了相关仿真模块、模型设计.分析了影响远场激光信号能量的仿真计算的主要因素:激光光束的远场传输变换模型、大气传输影响模型(大气散射效应模型、大气能量吸收效应模型、大气湍流影响模型)、目标漫反射模型以及光斑抖动和背景能量仿真模型等,结合典型的运行过程给出了部分建模与仿真评估结果.最后,对影响远场激光制导信号能量仿真的影响因素进行了分析.     

激光信号大气散射探测分析

有些应用场合需要利用大气气溶胶对激光的散射来探测激光。在都市郊区大气模型条件下,利用米氏散射理论,对1.06μm激光在低空大气中传输时散射辐照度的分布进行了理论分析和数值计算。得到激光大气散射辐照度随离轴距离的增大近似按反比规律缓慢下降、能见度仅影响散射强度的大小而不影响散射强度的分布等特征。这些特征在激光散射实验中得到了初步的验证,可为激光信号的散射探测提供理论依据和参考。     

激光大气传输特性及其回波信号仿真研究

基于Rayleigh散射和Mie散射理论,利用已有的中光谱分辨率大气辐射传输模式(MODTRAN)数据及参考模式大气(RMA)数据资料,对355 nm、2 μm、10 μm激光信号的散射、消光、透射等大气传输特性进行了仿真和比较。同时利用高斯函数分析了355 nm波长处的Rayleigh和Mie回波信号光谱分布,并模拟了不同高度处的大气回波信号光谱。结果表明:与2 μm、10 μm相比,355 nm波长的激光信号的散射特性较好;其在大气中传输时,衰减严重,适用于晴空大气;该波段的多普勒测风激光雷达接收到的回波信号在底层以Mie信号为主,高层以Rayleigh信号为主;综合考虑各种因素,选用355 nm作为星载多普勒测风激光雷达的工作波长。     

SBS相位共轭技术在激光大气传输中的应用

评述了受激布里渊散射相位共轭技术在激光大气传输中的应用,重点分析了在激光大气传输过程中利用受激布里渊散射阈值效应可以在目标上主动获得小面积信标光斑的方法及利用SBS相位共轭实现激光大气传输的闭环过程,指出其发展前景。     

水下激光告警器信噪比分析计算及仿真

在反猎雷预警系统中,激光告警设备主要用来识别敌对激光信号的方位。水体对激光衰减使告警器性能降低,对光的吸收使接收器信噪比降低,散射使定向精度变低。使用传输方程理论建立了激光在水下传输模型,运用傅里叶变换及平面波扩展方法求解水体传输方程。利用光的互易原理及传输方程得到了探测器平面上的二维空间光强分布模型。仿真计算了探测器在清洁海水、近岸海水、浑浊海水等海水环境时直射光与散射光的响应。仿真实验结果表明所提出的方法可用于评估水下告警系统探测器接收性能。     

大气信道对激光PPM信号的影响的研究

分别研究了大气湍流和大气散射对激光PPM信号的影响,根据工程数据和理论分析公式,建立了激光PPM信号在大气中传输的数学模型,并根据具体情况分析了激光通信系统研究的重点和难点及其解决办法。对于研究具体的大气激光通信系统具有一定的借鉴作用。     

激光后向散射式能见度测量仪的理论分析与实现

文章采用后向散射能见度测量法,通过测量激光在大气传输过程中产生的后向散射信号,计算大气的消光系数,从而得出大气能见度值,从硬件和软件上设计,并进行了实验.     

随机大气信道对激光信号传输影响的分析

首先介绍了激光信号通过随机大气信道时,大气中的气体分子和大气气溶胶离子、尘埃、雾、雨、霾等对激光信号的吸收和散射效应,造成了对激光信号的能量衰减,接着分析了大气湍流效应对光信号传输的影响,即光束的闪烁、弯曲、分裂.最后,对于不同大气条件下激光信号的传输进行了实验研究,给出了在同一时刻的不同天气条件、在同一天的不同时刻及不同能见度条件下的测试结果,并就实验现象进行了分析.所得到的结果很好地反映了理论分析,为大气通信提供了一定的指导.     

单脉冲激光散射探测研究

利用低空激光大气传输模型,对1.06μm激光在大气中传输时散射辐照度的分布进行了数值计算,通过与相同条件下的激光器回波信号能量进行比较,发现计算结果在理论分析上存在较大差异,其原因是未考虑激光器的单脉冲特性。通过对在单脉冲工作方式下的激光散射能量公式进行改进,提高了散射探测的计算精度。