运动目标微多普勒效应的激光雷达相干探测及特征提取

在建立口径为200mm,波长为1550nm的全光纤型激光相干雷达探测系统的基础上,展开对运动目标微多普勒效应的实验研究。对实验获取信号进行频谱分析和时域-频域联合分析的结果表明,时间-频域联合分析方法可有效地提取运动目标的微多普勒效应特征,从而得到目标在20～2000Hz的振动特征。利用这些特征可区分和识别不同运动目标,为目标的探测、分类和识别提供了一条有效的途径。     

转动目标微多普勒效应的激光相干探测

建立了激光雷达探测运动目标转动结构微多普勒效应的数学模型,利用这套波长为1550nm的激光相干雷达探测系统,展开了应用激光微多普勒效应探测运动目标的实验研究和转动特征提取的方法研究.对目标的转动部分(如直升飞机的旋转叶片)不同运动状态进行了实验研究,采用频域分析和时频分析相结合的方法,对目标仅有转动部分运动和整体平动加...     

相干激光雷达探测目标研究

介绍了相干激光雷达对目标探测的技术优点和现状,阐述了基于相干探测技术构建的激光雷达的主要组成,并给出了整个系统的工作流程。文中基于1.5μm光纤光学技术搭建了相干激光雷达系统。通过搭建的系统进行了外场试验,获得了外场目标的成像图和不同汽车引擎振动产生的微多普勒谱特征图。通过试验证明了相干激光雷达系统可以在目标自动侦察识别方面发挥重要作用。     

固体相干激光雷达多普勒测速实验

采用单块非平面环形激光器作为种子,注入到单纵模运转的Q开关高重复频率Nd:YAG激光器为发射源,同时运用温度反馈控制,使种子光源和从动激光器自由振荡频率相匹配,实现稳定的单频输出.采用外差式相干探测的方法,测量运动目标的多普勒频移,从而达到测量运动物体速度信息的目的.根据实验现象,分析失谐频率△ω对外差探测的影响,提出了改进措施并应用于实验.比较已观测到的实验数据与理论计算值分析误差来源.     

微多普勒效应激光平衡外差探测特性研究

面向远距离微多普勒效应探测,建立了激光平衡外差探测输出信噪比的数学模型,并在此基础上仿真对比了平衡外差探测和一般相干探测的信噪比,分析出在合理设置探测器结构参数情况下,平衡外差探测方法在提高信噪比上有明显优势特性。经过实验验证分析,接收信号经时频分析后较一般相干探测可读性更强,减小了特征提取误差,适用于远距离微动探测。研究为目标微动的实际遥感探测提出了一种高效可行的接收方法。     

相干激光雷达平衡式相干探测技术研究

为了分析影响平衡式相干探测信噪比的因素,采用数学模型推导了平衡式相干探测原理和信噪比公式,分析了影响平衡式相干探测信噪比的因素,研制了用于相干激光雷达信号接收的平衡式激光探测器,并通过相干雷达样机,完成了气溶胶粒子发生米氏散射回波信号的探测。结果表明,研制的平衡式激光探测器具有非常低的噪声和高探测灵敏度特性,能较好地探测出大气中气溶胶粒子发生米氏散射的激光回波信号。     

相干多普勒激光雷达技术

与传统微波雷达相比,激光雷达具有更高的空间分辨率和灵敏度。激光多普勒雷达作为有效的测速手段,已在遥感空中风场方面得到具体应用。该文介绍了国内外相干多普勒激光雷达的发展情况,并对固态相干多普勒激光雷达的基本组成、工作原理、回波机制以及检测信噪比作了比较详细的论述和分析。文中还结合固态相干激光雷达的特点对该领域的发展趋势作了展望：机载、星载相干激光多普勒雷达技术将得到迅速发展,在军事和民用方面有着广阔的应用价值。     

种子注入固体激光相干探测实验研究

利用激光二极管(LD)抽运的单块非平面单向行波环形腔单频固体激光器作为种子源,对电光调Q的功率激光器进行种子注入。通过温度反馈控制对种子光源进行频率调节,控制种子光源和从动激光器自由振荡频率的匹配,得到种子注入发生比率为80%,脉冲功率半宽度为20 ns,能量为5 mJ,重复频率为500 Hz的单频激光输出。利用目标反射回波与声光移频的本振光进行外差探测,获得了包含速度信息的相干信号输出。     

人眼安全相干多普勒测风激光雷达全光纤单频激光器

为了满足近距离相干测风激光雷达对激光发射源的需求,采用种子源振荡-放大(MOPA)的工作方式,对小型化、全光纤、高重复频率、窄线宽并处于人眼安全工作波段的激光雷达用单频脉冲激光器进行了研究.实现激光输出波长1542.4 nm,重复频率10 kHz,脉冲宽度500 ns,线宽1 MHz,平均输出功率50 mW,峰值功率10 W,单脉冲能量5μJ.该激光器可作为近距离相干激光雷达发射源.     

相干激光雷达的进展

1960年激光器的发明使相干光作为激光雷达发射源成为可能。相干激光雷达与很多常规微波雷达具有诸多共同基本特征。然而,激光的短波长可用于许多新的军事领域,尤其是在目标识别和导弹制导方面。本文追踪了林肯实验室1967-1994年激光雷达的发展历程。该历程包括两个激光雷达系统的构造、测试和演示验证,一个是高功率、长距离＂火池＂激光雷达系统,另一个是紧凑型短距离红外天基雷达（IRAR）系统。＂火池＂主要用于诸如空间目标监视以及弹道导弹防御等战略军事应用,而IRAR主要作为战术目标天基探测和识别的试验平台。     

激光微多普勒效应探测系统

建立了激光微多普勒效应探测系统,开展了利用激光微多普勒效应探测运动目标微小振动的实验研究.特征提取的结果表明:时-频分析方法适合于时变微多普勒信号的分析,能够有效地提取出运动目标的振动特征.     

微多普勒雷达述评

微多普勒雷达最重要的功能就是能够检测和测量目标的微动态（转动和振动）特性。首先从雷达技术体制的角度概括了雷达功能扩展与雷达信号形式和信息提取技术的关系;然后,简要给出微多普勒雷达基本理论,重点评述了微多普勒雷达系统现有的关键技术和解决方案;最后讨论了微多谱勒雷达面临的挑战和前景。     

雷达微多普勒信号特征的原理与应用

目标的微多普勒信号特征表现为不同的复杂频率调制,它由目标部件产生,用联合时间-多普勒频域进行描述,可以揭示目标独特的特性。介绍雷达微多普勒效应的基本原理与应用,描述来自刚体和非刚体的微多普勒信号特征。文中还讨论雷达微多普勒特征的研究现状、面临挑战与未来前景。     

逆合成孔径成像激光雷达微多普勒效应分析及特征提取

 研究了基于逆合成孔径成像激光雷达的目标微多普勒效应,分析了激光信号高载频和大带宽对目标微动点一维距离像的影响,在此基础上建立了相应的微多普勒特征参数方程并讨论了快时间对微多普勒效应的影响.针对逆合成孔径成像激光雷达系统目标微多普勒效应的特点,提出了一种结合二值数学形态学腐蚀膨胀运算和推广Hough变换的目标微多普勒特征提取方法.仿真实验验证了文中微多普勒效应理论分析和微多普勒特征提取算法的正确性,并证明了逆合成孔径成像激光雷达对厘米或毫米量级微动观测的有效性.     

转动目标光学微多普勒效应的仿真研究

为了研究转动目标激光雷达回波信号中目标运动特征的提取问题,建立了转动目标微多普勒效应的点散射模型,并进行了仿真研究,获得了激光雷达探测转动目标的回波信号图.针对转动目标雷达回波信号成分复杂,采用一般的时频分析方法信号可读性差的问题,提出了应用时频分析的重排算法来分析信号,获得了良好的时频特性,估计出了目标的相关运动参数,证明了该方法用于分析转动目标微多普勒信号的有效性,为利用雷达回波信号的时频特征实现转动目标的识别奠定了基础.     

双站SAR雷达目标旋转部件的微多普勒效应

基于双站SAR收发系统分置的特点,建立了平飞正侧视模式下雷达目标旋转部件的回波信号模型,推导了由目标旋转引入的微多普勒频移和微多普勒调频率的参数化表达式。在该模式下,由目标转动激励的微多普勒调制不仅与其微动参数、载波波长有关,而且与收发系统的几何参数相关,从而有望在保持双站SAR较高战场生存能力等优势的情况下,通过改变系统几何配置来提高对微动目标的检测能力。最后,结合时频分析技术由数值仿真验证了理论分析的正确性。     

微多普勒生物探测雷达技术研究

生物的微运动,例如人体肢体摆动以及呼吸和心跳运动,会对雷达入射电磁波产生微多普勒调制。通过对这些微多普勒调制回波信号的提取和分析,雷达能够实现对生物体微运动状态和生命特征的探测、测量和识别。文中首先对人体雷达回波微多普勒散射信号的理论模型进行了推导,然后对生物探测微多普勒雷达的实现和主要技术进行了分析和研究,最后对微多普勒生物探测雷达技术发展进行了讨论。     

相干激光雷达距离像背景抑制方法比较和分析

文章在介绍激光雷达两种背景抑制方法的基础上,对两种方法在仿真图像上的抑制效果进行了对比,并对载噪比和阈值系数与均方根误差的关系做出了定量的描述。     

基于块匹配和三维滤波的相干激光雷达图像去噪研究

针对相干激光雷达距离像和强度像的不同噪声特性,分别采用基于块匹配和三维滤波(BM3D)算法对距离像和强度像进行了去噪处理,并与非局部均值(NLM)算法的去噪结果进行了比较和分析。实验仿真结果表明,对于强度像,同态BM3D算法明显好于同态NLM算法,在保持目标区域的灰度分布均匀性、保持及恢复图像边缘等方面具有较好的性能;对于距离像,由于一般更注重保持正确的距离值,BM3D和NLM算法均不够理想。