参与性介质中脉冲激光回波信号的角度特性

为了进一步提高主动探测系统的回波信噪比和时空分辨率,采用蒙特卡罗法建立了参与性介质中超短脉冲激光的双程瞬态辐射传输模型。基于该模型,分析了各向同性散射介质中介质物性参数和目标反射特性对高斯脉冲激光回波信号角度特性的影响。研究表明,光学厚介质中,目标回波信号的入射天顶角已达到稳定状态,峰值角度区间为30°~40°,能量集中范围为30°~50°,且其时间展宽特性与所处角度区间无关;光谱衰减系数对回波信号的能量衰减和脉冲宽度均存在强烈影响,散射反照率则着重体现在后期回波信号的能量衰减上;镜反射引起的高强度前期回波信号减弱,镜-漫反射间目标回波信号的绝对差值极其微小,呈现弱关联性。可为选通摄像机的设计选型及脉冲激光器的波长选取提供参考借鉴。     

地面目标激光回波特征实验研究

对地观测激光扫描成像直接利用激光回波信息生成目标的灰度像,进行目标分类识别,因此,需要研究并建立激光回波特征与地面目标特征之间的关系模型。运用对地观测激光成像原理试验系统的实验结果分析了地面目标的脉冲激光回波的功率与波形等主要特征,探讨了目标后向散射率特性。通过机载信息获取与数据处理得到了由激光回波生成的局部区域灰度像,并且与被动红外成像结果的比较初步得到了地面目标与其激光回波特征之间的关系,从而为地面目标的激光三维成像与分类识别提供了部分技术支持。     

脉冲激光加工空间散射能量采集

对脉冲激光加工中空间散射现象的研究是分析材料吸收激光束质量,提高加工精度的重要方法。本文根据散射率＋吸收率＝１的原理,实验分析空间散射现象,确定散射现象的研究方法和实验采集装置,建立空间散射能量的数学模型,通过采集系统和相应的软件编程,绘制散射能量分布图。实验结果表明：散射能量的空间分布近似为一球缺。     

激光引信回波信号处理方法分析研究

激光引信是随着现代作战环境的需求和激光技术的迅猛发展而出现的一种近炸引信,其精度受到设计系统、目标环境及后期信号处理方法等方面的影响.文中首先分析了激光脉冲测距原理及影响脉冲激光引信测距精度的因素,并分别采用了小波分析及时间加权平均方法对理论下的回波信号进行了研究仿真,并比较其精度.同时,还提出了回波波形受云雾,烟尘、阳光等背景干扰时拟采用的一些方法.通过实验分析可知,这些方法对提高激光引信的精度有很大的帮助.     

异步传输模式下电路探测激光回波信号增强

激光回波信号是电路探测传输的常用信号,信号强度是保障集成电路探测效果的关键,因此提出大数据异步传输模式下的电路探测激光回波信号增强方法。利用多权重混合分布模型消除激光回波信号的背景噪声;根据异步传输模式的通信方式,建立激光回波信号接收机,接收保留完整信号信元;利用整形脉冲信号处理方法完成信号累积和自适应匹配滤波,实现大数据异步传输模式下电路探测激光回波信号的增强。实验结果表明,所提方法的信号增强结果在任意波长处的能量和光谱强度均较高。     

基于小波分析的脉冲激光回波信号分离方法

针对脉冲激光引信易受战场烟尘粒子后向散射回波干扰的问题,提出了一种基于小波分析的激光回波信号分离方法。通过Mie散射理论和蒙特卡洛方法,建立烟尘环境脉冲激光传输与接收理论模型,模拟含有噪声的激光回波信号。在回波信号分离过程中,首先通过基于阈值的小波去噪方法,去除激光回波信号噪声。再采用峰锐化算法提高回波信号的峰分辨率,解决波峰重叠度过高的问题。最后,对锐化后的回波信号进行连续小波变换,得到波峰峰位参数,并根据峰位值求解出最佳高斯拟合波形,得到峰强及峰宽信息。实验结果表明,利用连续小波变换求解出的回波峰位值偏差在7.9%之内,通过高斯函数拟合得到的峰宽值误差小于2.71%,峰强值误差小于1.82%。该方法通过对烟尘环境脉冲激光回波进行解析实现目标反射回波和烟尘后向散射回波的有效分离,可为实际战场环境脉冲激光引信抗烟尘干扰提供理论参考。     

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。     

偏度与峰度在脉冲激光回波分析中的应用研究

将波形序列做平移处理,并结合其坐标信息可以计算波形的偏度与峰度,两者分别反映了波形的对称性和尖峭程度。在脉冲激光探测中,偏度和峰度可以用于对回波信号的特征分析,目标表面的反射率变化和起伏通常不会引起回波波形偏度和峰度的较大变化,只有当目标表面反射率或起伏出现突变时回波的偏度和峰度才会呈现出较大的值,而且不同突变情况下的回波的两参数的值也是不同的,这为脉冲激光探测的回波特征分析提供了重要依据。     

全尺寸目标激光脉冲后向散射回波功率测定和建模

运用粗糙面散射、激光脉冲散射理论,结合复杂目标粗糙表面相关建模参数,建立用于计算全尺寸复杂目标激光脉冲后向散射功率的理论模型.实验测量一种空中缩比目标模型后向散射激光脉冲回波功率,获取该缩比目标激光脉冲后向散射功率随接受天顶角的变化曲线.比较理论建模与实验测量数据,分析实验误差,证明了该理论模型的正确性.将建立的理论模型进一步应用于计算非合作空间全尺寸目标的激光脉冲回波功率.计算结果能够预估空间目标的激光散射特征,解决一些关于空间目标激光脉冲光学特征工程的应用问题.     

飞秒脉冲激光二次谐波光强分布同步数据采集

介绍一种有效测量飞秒（fs)脉冲激光的二次谐波光强分布的方法。该方法采用线阵CCD作为光电传感器,用单行单次的同步触发方式,将一次触发的fs脉冲激光的二次谐波光强分布采集下来。通过测量二次谐波光强空间分布,可以计算fs脉冲激光的脉宽。     

低信噪比下多高斯脉冲组成的激光雷达回波信号滤波算法

针对激光目标回波信号在高信噪比与低信噪比时脉冲波形不同的特点,研究设计了针对低信噪比下多高斯脉冲组成的回波信号进行降噪的小波滤波算法。首先介绍了光电探测中信噪比的定义,给出了不同信噪比下脉冲回波的实际波形。接着,研究了高信噪比时激光回波的时域积累及差分平滑滤波算法,仿真并分析了算法性能。随后,对低信噪比下多高斯脉冲组成的目标脉冲波形采用小波低频系数重构滤波,通过仿真实验选择了合适的小波基以及分解层级。     

周视激光引信超低空探测地面回波特性研究

周视激光引信在超低空探测中采用距离波门压缩技术实现抗地杂波能力。针对波门压缩技术需利用地面回波精确、稳定测高的需求,研究了周视激光引信超低空地面回波特性。建立了周视激光引信超低空对地探测模型,利用双向反射分布函数,推导了周视激光引信在时域上接收的地面回波功率方程。计算和分析了在导弹飞行高度、导弹俯仰姿态、地表反射特征等不同条件下的地面激光回波参数。结果表明,周视激光引信对地测高固有绝对误差随着探测距离的增加而逐渐变大,而测高固有相对误差逐渐变小。随着俯仰角的增大,激光回波脉冲的脉宽展宽率增大。地表双向反射分布函数镜面反射分量越大,地面回波功率对导弹俯仰角的变化越敏感。可为超低空条件下周视激光引信抗地杂波的研究提供理论支撑。     

近距离收发同轴激光测距精度研究

脉冲激光测距精度是影响二维激光扫描成像质量的重要因素,研究近距离条件下收发同轴系统中的脉冲激光测距技术对提高二维激光扫描成像质量具有重要意义。通过仿真计算分析了脉冲激光测距的精度与回波能量的关系,提出了二维激光扫描成像光学系统的基本设计方案。在室内距离下,提出了在收发同轴光学系统中,到达探测器的激光回波能量相对于距离的非线性关系,计算并得到了激光回波能量相对于距离的非线性关系曲线。最后,基于实测数据对激光回波能量与距离的非线性关系进行实验验证,分析该非线性关系对激光测距精度的影响。论文的研究对设计、完善近距离条件下激光测距光学系统具有重要价值。     

空间信息对抗综述

空间信息对抗是信息对抗的一个新的领域。首先阐述了空间信息对抗的概念,然后着重从空间信息获取、空间信息攻击和空间信息防御三个方面对空间信息对抗的理论体系和技术发展进行了综述,并展望了空间信息对抗的发展趋势,以期对我军空间信息对抗的发展有所裨益。     

改进的峰值检测反距离加权插值算法

采样频率限制和回波脉冲展宽是导致数字化激光脉冲测距峰值检测精度低的主要原因。传统的反距离加权插值算法只能解决低采样频率的问题,却无力解决回波脉冲展宽的问题。针对该问题,根据回波时间能量分布模型,从采样得到的峰值位置分别向上升沿和下降沿方向搜索,各自对搜索半径内的采样点按照距离远近赋予不同权重和插值,然后加权平均提取修正后的峰值时刻。该改进算法有效地解决了回波展宽的问题,减小了低采样频率和回波脉冲展宽带来的测量误差,通过实验论证了算法的有效性。     

微镜阵列激光成像技术及其性能分析

提出了一种激光三维成像技术,该方法以推扫方式工作,采用数字微镜器件(Digital Mirror Device,DMD)来进行激光回波脉冲飞行时间(Time of Flight,TOF)的空间转换。由于目标上不同距离点回波脉冲的飞行时间不同,当脉冲到达时微透镜阵列将从一个状态转换到另一个状态,在接收端传感器焦平面上显示不同相对位置的条纹,利用条纹相对距离可以重建目标的剖面轮廓距离像。相比于其他三维成像技术,该技术具有成像速率高、探测视场角大、结构简单、体积小易于集成化等优点。     

非晶硅薄膜的YAG激光晶化工艺研究

应用YAG激光器在不同工艺条件(激光脉冲频率及脉宽)下对非晶硅薄膜进行了微晶化处理。采用XRD和AFM对所制薄膜的物相结构和表面形貌进行了分析,并探索了激光脉冲占空比对非晶硅薄膜晶化的影响。结果表明,非晶硅薄膜在不同激光脉冲占空比情况下的结晶变化趋势均为多晶硅衬底表层先非晶化,后与非晶硅薄膜一起结晶,而利于其结晶的最佳占空比为1/25。已晶化硅薄膜的晶粒尺寸随占空比的增加先变大后变小。