激光遥感目标回波脉宽展宽特性实验

随着激光遥感探测技术的发展,目标回波脉冲特性对遥感探测的影响成为新的研究热点.脉冲展宽特性是激光回波的重要特性,其影响到回波接收信噪比和测距精度.为此,通过实验研究了目标回波脉冲展宽特性.描述了激光遥感回波波形采集实验系统主要构成以及关键技术参数.介绍了直射和倾斜入射情况下激光遥感目标回波脉宽展宽模型,并根据模型描述了回波脉宽展宽特性.对垂直探测楼房墙壁和倾斜探测草地的实验数据进行了分析,并将实验结果和理论分析数据进行了比较,取得了较好的一致性.最后提出了利用激光遥感回波脉宽展宽特性反演目标倾斜角的方法.     

相位调制激光雷达成像设计及仿真

逆合成孔径激光雷达（ISAL）相比逆合成孔径雷达（ISAR）,其信号源具有更小的发散角,同分辨下具有更小的合成孔径累积角度的优点,从而获得关注。但是因为ISAL采用激光器为雷达信号源,而且激光雷达与微波雷达调制原理不同,导致在ISAR中主流的扩频方案如线性调频并不适用于真实的ISAL。为了获得高重复性的并且在极短时间内宽频的探测信号,采用了光通信中广泛使用的最长序列相位调制。在说明了其远场回波信号模型和对应的成像算法之后,指出了其与传统算法之间的区别。最后,使用由多个散射中心点组成的成像目标,进行了成像算法仿真和结果分析。仿真参数与成像结果表明:该方法为一种可采用的实时ISAL调制方法。     

生物凝聚粒子远红外波段消光特性

针对生物材料FANS 233D,采用显微红外光谱仪测定了材料在2.5~15 m波段的反射光谱,结合Kramers-Kronig （K-K）关系计算了生物材料8~14 m波段的复折射率。利用团簇-团簇模型模拟了不同分形维数的生物凝聚粒子的空间结构,通过离散偶极子近似法计算了具有分形特征的生物凝聚粒子在远红外波段的消光参量,并求出不同条件下生物凝聚粒子的质量消光系数。结果表明:在远红外波段内,相同原始微粒数生物凝聚粒子的分形维数越大,其消光性能越好,当生物凝聚粒子的原始微粒数为50,分形维数为2.00,质量密度为1 120 kg/m3时,质量消光系数最大可达到2.262 m2/g,且凝聚粒子的质量消光系数随着原始微粒半径的增大而缓慢增大。     

激光反射层析成像相位恢复算法研究

针对激光反射层析成像中目标随机抖动与径向运动造成的投影中心失配问题,提出采用相位恢复算法对重构图像进行相位恢复重建,通过反复光强迭代消除目标随机运动造成的相位误差,达到减少重构误差、恢复目标图像的目的。为改进G-S算法收敛速度与恢复精度,提出频域模值加权方法进行投影数据相位迭代恢复,仿真实验表明,将算法收敛速度与收敛精度提高了1.2倍以上。通过对三组仿真实验处理,重构图像的平均相对均方误差由2.487 5下降到0.792 7,有效地恢复了目标图像轮廓。外场实验表明,该算法能够有效消除重构图像伪迹,改善激光反射层析成像系统成像质量。     

激光遥感成像信号与目标细特性关系研究

根据提高激光遥感成像分辨率的需要,分析了激光遥感成像分辨率的影响因素,说明了传统处理方法仅利用回波时延和强度信息,难以得到光斑内部地表信息,在某些情况下,甚至会造成较大的成像误差.通过对激光遥感成像信号与地表目标细特性的时空调制关系分析,探讨了地表高度分布与反射率分布特性对回波波形的不同影响,得到激光合成回波数学模型.分析信号反演方程的可解性,利用最小均方误差法得到地表细特性分布的反演结果.通过与传统分析方法得到的成像结果比较,证实该分析方法可以有效提高成像分辨率和成像精度.其中,关于目标细特性的分析提取方法是对激光遥感成像信号处理的开拓性研究.     

宽调谐激光雷达亚毫米级距离分辨的实现方法

分析了单相干通道的宽调谐激光雷达虽具有超大带宽但不能实现符合理论值的距离高分辨率的原因,以及导致非线性调频相位误差的因素。构建了解决这一难题的双相干通道宽调谐激光雷达系统,啁啾带宽在THz量级,引入了具有固定延时的参考通道,采用了有效的信号处理方法,从参考通道中提取出相位误差,再利用此相位误差数据自适应地补偿掉目标通道中的相位误差。实验结果证明,该系统将距离分辨率由米级提高到了200μm左右,接近理论值120μm,实现了低至100 pW的最小可利用回波功率。且即使目标通道和参考通道的延时不相等时,该方法仍有效。     

对静止轨道卫星成像的SAL载星轨道

星载合成孔径激光雷达对卫星成像面临相对运动复杂、目标搜索困难、成像时机难把握等问题。以对静止轨道卫星成像为例,初步设计了一种适于对同步轨道卫星成像的载星轨道。推导了载星与目标间相对运动关系式;绘制并分析了两星相对运动曲线;分析了两星距离最近期间距离、径向速度、加速度变化规律。提出了基于径向速度门限的成像时机判定方法,研究了成像期间光束指向偏移和成像时机判决速度门限。研究结果表明:轨道高度低于目标星轨道,并与之有一定偏角的载星轨道适于对目标进行成像;两星相距最近的时间附近是较佳成像时机,可降低相位误差补偿难度,提高系统工作效率;在对目标进行搜索跟踪和判决成像时机时,系统需根据两星轨道特性进行动态调整。     

桥丝式电火工品无损检测仪的研制

对桥丝式电火工品的检测，一般采用一次性的抽样发火检测，这样的破坏性检测耗费极大，而且又不十分可靠。本文介绍一种以ADμC812单片机为控制核心，采用热瞬态测试理论检测桥丝式电火工品的无损检测系统。实践证明，该无损检测仪可对桥丝式电火工品进行快速、安全、可靠、实时的完全无损检测。     

目标类特征确定中的主成分分析法研究及在目标识别中的应用

将类特征分为分类性类特征与识别性类特征,提出了用传统的主成分分析法与改进的主成分分析法确定类特征的基本思路,并给出了求取两种类特征的具体实例.有关分析表明,由于未知目标经过了两类特征的两级比较,所以识别的效率与精度大大提高.     

生物颗粒远红外波段平均消光效率因子模型构建

针对当前军、民用领域对新型生物消光材料的需求,将制备出的絮状颗粒等效为子弹玫瑰花型粒子,将其作为单元颗粒构建不同结构的生物颗粒,并对生物颗粒结构进行参数化表征,采用离散偶极子近似法（DDA）计算生物颗粒远红外波段平均消光效率因子。结果表明:生物颗粒远红外波段平均消光效率因子与尺度因子和孔隙率成正相关。在研究平均消光效率因子与尺度因子和孔隙率关系的基础上,构建了生物颗粒远红外波段平均消光效率因子模型,计算时间较DDA法缩短,计算误差在10%以内。模型的构建将为生物消光材料发展以及形态控制提供理论基础。