机载激光探测水下目标中磁场对偏振激光的影响

采用偏振激光代替原来的激光脉冲进行水下目标探测,不但可以压缩回波信号的动态范围,减少水面回波的影响,同时不增加新的信息可探测性。本文研究地磁场和目标磁场对偏振激光的影响,并试图从中获得识别目标的参数。     

地磁场和水下磁性目标对机载偏振激光的影响

在机载激光探测水下目标过程中,若采用偏振激光代替激光脉冲进行探测,不但可以压缩回波信号的动态范围,减少水面回波的影响,而且还能增加新的信息和可探测性。文中研究某些特定的磁性目标（潜艇、沉船等）对偏振激光的影响并试图从中获得识别这些特定目标的参数和提高识别概率。     

激光水下目标探测系统中的PMT变增益控制

文中讨论了激光在海水中的传播特性,指出激光水下目标探测系统所接收到的目标反射回波是一种叠加在后向散射上的微弱光信号,它们的能量是随深度呈指数规律衰减的,且动态范围很大(可达105).为处理这种大动态范围的弱光信号,文中研究了PMT的增益变化特性,设计出了一种实用的PMT变增益控制系统,该系统的控制范围可达104,并已在一种激光水下目标探测实验系统中得到应用。     

舰船尾流气泡激光回波偏振压缩探测技术研究

对舰船尾流气泡探测是对舰船进行跟踪的一种独特的方法,采用蓝绿激光对尾流气泡 探测是可行的。在分析蓝绿激光在海水介质中的衰减特性基础上,提出采用偏振压缩技术对大动态范围的激光回波信号进行压缩,提高对尾流气泡探测的精度和深度。     

基于Gabor展开的水下目标激光探测的信号检测与识别

针对水下目标激光探测的信号检测与识别的问题 ,通过对回波信号的Gabor展开进行分析 ,建立了局部窗口多重相关的峰值检测方法 ,以及利用系数矩阵的迹和特征值描述目标的反射性能 ,实现了对目标的分类识别。实验表明 ,上述方法对目标的有效检测率达 93 0 % ,分类识别有效率达 83 2 %。     

激光偏振特性用于水下目标探测

偏振检测技术用于水下目标探测,为复杂海洋环境下的目标探测提供了一条全新的技术途径。阐述了水下激光偏振探测的基本原理,并搭建了简单的实验系统,对不同材料的人造目标进行了探测。结果表明,不同材料的目标具有不同的偏振特性,偏振信息在改善水下人造目标检测性能方面具有重要的价值。提出了基于Matlab的图像处理方法,最终处理的偏振图像包含了目标的偏振信息和细节信息,提高了图像的对比度和清晰度。通过偏振图像处理,可以有效地区分不同水下条件中人造目标与自然背景,极大地压缩自然背景噪声。     

浑浊水体激光后向散射特性仿真与实验研究

由于水体的吸收和散射作用,光束能量在传播的过程中会产生衰减,激光脉冲会被展宽,制约着水下激光雷达的探测范围和探测精度。文中以浑浊水体环境下水下弱小目标探测为应用背景,建立了水下光子传播的蒙特卡洛仿真模型,模拟了不同衰减系数和散射率的水体后向散射回波信号,并对相应的水体后向散射回波信号变化趋势进行了分析。仿真结果表明：随水体衰减系数的增加,近场水体激光回波信号接收光子数逐渐增多;随水体散射率的增加,回波信号光子消亡速度逐渐降低。开展了不同浊度下的激光雷达回波信号的测试实验,实验结果表明：随水体衰减系数的增加,水体激光后向散射回波幅度逐渐增高,脉冲宽度逐渐展宽。在进行浑浊水体水下弱小目标探测时,随水体衰减系数的增加,应通过逐渐减小激光器能量或接收系统增益来增强水体回波与目标回波之间的差异,以此提高浑浊水体水下弱小目标探测的信噪比。实验验证了理论与仿真结果,为浑浊水体环境下水下弱小目标激光探测系统在不同水质下的激光能量选取、接收系统增益设计等提供理论支撑。     

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。     

基于目标波形模型的多脉冲激光雷达目标信号模拟

多脉冲激光雷达发射数个至数百个高重频激光照射目标,利用多脉冲回波累加实现信号积累。多脉冲激光目标检测性能的验证需要基于目标回波波形模型的动态目标信号模拟。脉冲激光目标回波波形可以由激光发射、信道传播、目标反射等环节之间的卷积传递关系加以建模。文中首先通过建立各环节的数学描述得到了回波波形的连续卷积模型。接着,针对积分解析模型不利于工程实现的问题,基于发射脉冲距离分辨单元提出了离散算法实现特定外形目标激光回波波形序列的直接计算。结合远程飞机目标的回波信号仿真,指出了回波波形与目标特性的内在联系,并通过实验进行了可信性验证。最后,应用文中模型及方法给出了多脉冲激光雷达动态目标模拟器的研制实现,为开展多脉冲激光目标检测研究提供必要的验证测试条件。     

基于激光动态探测机理的目标回波特性

针对激光近程全向动态探测问题,基于激光动态扫描探测机理,在激光近场探测理论基础上,推导出基于激光动态探测机理的目标回波轮廓波形方程,分别从理论推导和实验分析两方面入手,研究了目标回波特性影响机理。结果表明:随着发射功率的增加,回波信号幅值提升幅度较大,脉宽压缩；随着激光发射脉宽的增加,回波信号幅值呈现快速下降,且脉宽展宽；随着光束发散角的提高,回波幅值缓慢降低且脉宽展宽；随着目标距离的增加,回波信号幅值迅速降低且脉宽展宽。     

机载激光测深试验

描述了机载激光测深实验系统的结构及性能指标,报道了机载激光测深实验结果     

正交信号MIMO雷达动态范围与弱目标检测性能分析

正交信号MIMO雷达各阵元发射相互正交的信号波形,多个信号波形在空间不能叠加形成高增益的窄波束,经目标反射回来的回波信号的动态范围较传统相控阵雷达有所降低,这将有利于改善对强杂波中的弱目标信号的检测性能。动态范围往往取决于杂波功率,本文分析了基于OFDM-LFM信号的MIMO雷达的信号功率问题,并提出利用优化的随机相位来降低信号瞬时功率,从而改善回波信号的动态范围。仿真比较了在接收机动态范围一定的条件下,MIMO雷达相对于传统相控阵雷达在弱目标检测性能方面的改善。      

A true logarithmic amplifier for radar IF applications

There are certain radar receivers where the settling time of an AGC loop is unacceptable and an amplifier is required which will compress the dynamic range instantaneously. A common technique for accomplishing this is to use a logarithmic amplifier. This has other advantages in radar applications in that a logarithmic amplifier can assist in separating wanted signals from unwanted signals known as `clutter' caused by unwanted targets such as raindrops. In systems such as MTI radar systems, where it is required to detect moving targets, the phase information is important hence the logarithmic output must be at the IF frequency. In order to preserve the phase information the phase shift or delay through the log amplifier should not vary with input signal level. This type of amplifier is known as a true logarithmic amplifier. The device described in this paper is capable of producing a true logarithmic amplifier with phase matching of /spl plusmn/4/spl deg/ over an 80 dB input dynamic range at 70 MHz.     

无扫描宽范围多波长成像测温技术

多波长测温是一种先进的辐射测温技术,其原理是假定发射率光谱模型,利用测得的多波长辐射与波长发射率函数关系,求得目标的真温和发射率。多波长成像测温技术通过探测目标的多波长辐射图像信息,反演计算得到目标的温场分布。针对基于彩色CCD的多波长成像测温不能适应非线性光谱发射率模型、测温动态范围较窄等不足,提出了一种基于光阑处非等比例滤色分光的四波长无扫描成像测温方法,有效压缩了波段成像带宽,形成了四个窄波段的成像探测,适用于非线性光谱发射率模型目标宽动态范围温场测量。根据提出的测温方法研制了四波长成像测温仪。测温仪主要由窗口、中性衰减片、四色滤光片、光学物镜镜头、可见/近红外集成传感器、测量控制单元及软件等部分组成。测温仪软件由目标四个波长的单色成像图像,得到目标的真温温场分布。在激光加热条件下对800~2500 ℃目标高温温场进行了试验测试,测量结果与热电偶数据比对表明误差小于1%,具有较高的准确度和较好的动态范围适应性。     

机载激光测深光电倍增管变增益探测方法

对机载激光探测海水深度的大动态范围信号,提出了使用光电倍增管变增益探测方法来压缩其动态范围。给出了GDB333,GDB49,R1333光电倍增管增益控制特性,压缩信号动态范围达2.5×104倍,满足了机载激光测深系统的要求。使用光电倍增管变增益探测方法探测到的海底回波,也在文中进行了报道。     

尾流气泡激光散射的测量

采用收发分置的光学结构实现了尾流气泡对532 nm激光在散射角5°～175°内的散射测量,同时测量了水的激光散射。散射角度的改变是通过发射系统不动而转动接收系统来实现的。解决了散射信号大动态范围的压缩问题,讨论了接收视场内散射体积随散射角的变化。分析了气泡散射的信号特征,并提出了气泡散射信号的功率谱密度处理法。将实验结果与米氏理论结果进行了对比,发现尾流气泡的激光散射强度及其随散射角的变化趋势与米氏理论结果吻合得很好,与水的散射相差近一个数量级。研究结果表明利用激光可以将气泡和水的散射区别开,即利用激光探测尾流气泡的存在具有可行性。     

IF signal transmission at 60 GHz-band using direct modulation of atwo-mode locked Fabry-Perot slave laser

We demonstrate the fiber transmission of an IF signal at 60 GHz-band using a two-mode injection-locked Fabry-Perot slave laser for fiber radio systems. The IF signal can be generated by the CW modulation of the slave laser without using an optical intensity-modulator. We confirm the fast response of the modulated slave laser and a 77 dB dynamic range for signal modulation against third-order distortion. The IF signals power deviation caused by fiber dispersion is also investigated     

热膨胀机制产生窄带激光声信号的方法研究

为压缩激光声信号的带宽,基于热膨胀激光致声理论提出了一种采用高重频激光脉冲串产生窄带声信号的方法(重频法),推导了最优重复频率的计算过程,并通过实验测量对重频法进行了验证。以声信号在中心频率处的功率谱密度为参考标准,将重频法与长脉冲法产生窄带声信号的性能进行了比较。理论分析与实验结果表明,激光器在最优重复频率下产生的声信号窄带特性最好;最优重复频率与激光波长、光束半径以及观测角有关;激光脉冲数大于10时,重频法的性能优于长脉冲法;脉冲数为100时,在中心频率处重频法的功率谱密度比长脉冲法高9.3dB。