基于合作目标的激光水下定位

为了准确获取水下运动目标的运动轨迹,提高测量的数据率,提出了一种基于合作目标的激光水下定位方法。通过在被测目标上加装合作目标,利用合作目标的全反射特性,实现了脉冲式激光水下测角与测距的功能。介绍了激光水下定位的方法和系统组成,给出了水下定位的数学模型及测量结果。模拟实验结果表明,该方法具有一定的工程应用价值。最后,结合工程应用,对激光水下定位需要解决的一些实际问题进行了分析。      

基于相干探测的目标激光一维距离像特性分析

为了实现对空间目标的远距离、高分辨率激光一维距离像探测及特性分析,在建立点目标激光一维距离像光外差探测模型的基础上,进一步通过三维建模的方式获取了三维目标的激光一维距离像。比较了圆锥体目标光外差探测获取的一维距离像与其距离分辨激光雷达散射截面、脉冲激光一维距离像之间的区别和联系,分析了目标尺寸、姿态、调频带宽以及表面材质对目标激光一维距离像的影响。实验结果验证了目标一维距离像能够反映目标外形特征,可为目标特性分析及识别提供参考。     

脉冲激光探测平面目标特性对测距分布的影响

针对脉冲激光近程探测系统平面目标特性影响测距分布的问题,推导了平面目标脉冲响应方程和脉冲激光回波方程,分析了不同平面目标倾斜角、激光发射发散角和激光发射脉宽对激光回波展宽的影响.基于脉冲激光回波方程和恒阈值时刻鉴别方法,推导了平面目标的测距概率密度函数解析式,并理论仿真分析了不同平面目标倾斜角、激光发射功率、激光发射发散角及阈噪比对测距统计特性分布的影响.运用蒙特卡罗算法进行全波形模拟测距实验;搭建脉冲激光测距实验环境,进行20 m测距实验.实验结果表明:理论仿真、蒙特卡罗模拟实验与实际实验的测距概率密度分布基本一致,随着平面目标倾斜角的增大,测距均值和测距方差增大;当倾斜角度为0°,20°,40°,60°时,回波信噪比高于阈噪比,测距分布呈现高斯分布;当倾斜角度为70°时,回波信噪比低于阈噪比,分布不再呈现高斯分布,呈现上升沿缓下降沿陡的分布特性.研究结果为研究目标平面特性对脉冲激光探测测距分布的影响提供了理论依据.     

光纤激光阵列目标在回路自适应光学系统的数值模拟

研究了光纤激光阵列目标在回路自适应光学系统在实际大气环境中的传输.从光纤激光阵列、激光在大气中的传输、目标和优化算法四个方面,建立了光纤激光阵列目标在回路自适应光学系统的理论模型.在不同强度大气湍流下,对系统补偿大气湍流影响的效果进行了研究,并对系统控制参数优化进行了简单探讨.结果表明,目标在回路闭环控制结构能够有效补...     

基于双向反射函数的水下激光引信回波仿真方法

针对鱼雷激光近炸引信探测水下近场目标的需求,开展了水下激光引信回波蒙特卡洛仿真方法研究.结合水下激光引信探测特点建立水下目标回波的蒙特卡洛仿真模型.为了提高水中非朗伯目标表面回波仿真的准确度,推导了基于双向反射函数的光子反射方向概率分布,根据概率分布随机抽样光子反射方向.仿真了不同距离和入射角度条件下的水中目标回波信号.仿真结果表明:目标回波幅度随目标距离和入射角度的增大迅速下降,目标距离在6~12m内变化时,信号峰值动态范围为11.5dB;目标距离为8m,激光入射角在0~45°内变化时,信号峰值动态范围为9.2dB.为验证仿真方法的正确性,在水池中进行水中目标蓝绿激光探测实验,实验结果和仿真结果一致.研究成果可为解决传统蒙特卡洛方法在水中非朗伯面目标回波仿真中的适用性问题及水下激光引信优化设计提供参考.     

激光大足印多目标距离信息提取与验证技术

针对星载对地观测激光高度计大足印回波信号中多目标相对高程信息提取的问题,采用基于最小二乘的高斯分解算法对波形数据进行多目标分离,设计了全波形采集系统,并开展了地面多目标分离的算法验证实验。实验结果表明,该算法可有效分离回波信号中的多个目标,目标间相对距离偏差小于0.03m,验证了激光大足印全波形采集系统进行多目标相对距离信息提取的可行性,对星载对地观测激光高度计的系统设计及数据处理算法的研究具有重要借鉴意义。     

激光合作目标用玻璃微珠的研制

本文研究了玻璃及成珠工艺对激光合作目标特性的影响，并设计了特殊设备和工艺规程，在此基础上研制出高性能激光合作目标用的玻璃微珠     

激光引信探测技术研究

分析了激光引信探测技术发展状况及工作原理。针对目前在研的激光引信探测的关键问题,即激光引信的前倾探测和伪随机码探测技术进行了分析。得出两个结论:激光引信对目标的45°前倾探测获得了一定的探测提前量,更有利于识别目标,也可以获得最佳起爆参数;伪随机码体制激光引信探测技术在保密性和抗有源干扰性能等方面比普通脉冲体制激光引信都有本质的提高。     

激光水中衰减系数的比较测量法研究

研究了激光水下衰减系数的比较测量法,通过在激光传输路径上进行多点测量激光能量或功率,经过数据拟合获得准确的激光水中衰减系数,此方法可以消除一般测量方法容器侧壁的反射及吸收的影响,并可在较长距离测量激光传输路径上不同位置的衰减系数。在实验室中测量了脉冲绿光、连续绿光、连续蓝光在自来水中衰减系数并进行了比较,结果表明蓝光在水中的衰减系数大于绿光。对水下光通信及水下目标探测具有一定参考价值。     

高能固体激光系统设计及性能评估

近年来高能固体激光器研究及小型电源技术取得了很大的进展,使得利用电源提供能量的高能激光器在近期的应用成为可望实现的目标.但由于高能激光系统设计复杂,且造价高,需要在激光系统设计制造之前对系统性价比进行优化,并对系统性能进行评估.其中选择激光器主要考虑激光波长位于大气窗口,使得经大气传输后激光能量衰减尽可能小;光学系统设计主要考虑物理光学效应的限制及增加自适应光学系统对大气效应引起的光束畸变进行校正.大气传输与补偿模拟程序可对包括高能激光系统、激光大气传输效应等进行全程数值模拟,从而可在高能激光系统设计制造之前对系统性能进行评估,或对现有高能激光系统性能及其对靶目标的损伤效果进行评估.     

激光诱饵最佳布设策略研究

探讨了在无合作靶条件下,以波动海面为载体的激光诱骗布设策略.通过建立基于镜面反射的最佳对抗空间角度模型进行模拟计算,给出了布设激光诱饵的空间角度与激光诱饵空间位置及激光目标指示器投影距离的关系曲线,利用这些曲线可以导出在各种情况下进行激光诱骗对抗的最佳策略.     

天基激光告警系统成像特征及信噪比研究

目标成像特征和信噪比是天基激光告警系统优化设计、目标检测及攻击事件判定的重要依据.在介绍告警系统结构的基础上,分析计算了攻击激光成像光斑的情况,并进行了实验验证,讨论了系统的背景光噪声环境,计算了入瞳处的背景光辐照度,推导了系统成像信噪比公式,并得到了攻击激光成像信噪比.结果表明:攻击激光在正入射情况下的理论光斑直径约...     

水下激光目标的统计对消分割法

水下激光目标的识别是一个崭新的研究领域,有许多问题需要解决,其中,目标分割是关键.水下激光图像中夹杂着严重的散斑噪声,受其影响,要识别水下激光目标,就要对图像进行有效的消噪,然后进行目标分割.本文依据具有相似统计特征的噪声可抵消图像中的相应噪声这一基理,结合小波变换和统计法,提出了一种水下激光目标的统计对消分割法,以去除噪声,提取目标.实验结果表明该方法是有效可行的.     

激光合作目标用玻璃微珠的工艺原理

本文根据激光合作目标对玻璃微珠的质量要求，对玻璃微珠的制造工艺进行了研究，提出了关键技术措施，从而获得了高性能的激光合作目标用玻璃微珠     

激光对远距离运动目标的辐照性能研究

研究激光对远距离运动目标的辐照功率在激光通信、激光破坏等领域具有重要意义。一般估算辐照功率时常忽略目标的随机运动。在考虑目标的随机运动概率密度分布的基础上,建立了远距离运动目标的精确激光辐照功率模型,并与辐照静止目标时的情形进行了定量的分析比较。辐照运动目标等效于扩大的激光束辐照静止目标。当系统的瞄准方差小于由模型计算出的等效静止方差极限时,可将目标看作为静止状态,由此带来的辐照功率估算误差小于10%,否则在计算时必须考虑目标的运动状态。     

空间碎片几何形状对激光烧蚀冲量的影响规律

激光烧蚀驱动是移除厘米级空间碎片非常有前景的技术,但空间碎片不规则的几何形状对激光烧蚀产生的驱动效果有十分复杂的影响,是目前研究的难点和热点之一。从激光烧蚀驱动目标冲量耦合规律出发,基于通过目标表面顶点的三角化三维重构,提出了一种可以精确计算激光辐照外形不规则目标所产生冲量大小及方向的方法。以立方体、球体和圆柱体3个典型的几何外形规则的目标为对象,验证了该方法的计算精度。利用该方法研究了激光辐照几何外形规则目标和不规则类球体小行星"贝努"产生的冲量规律,给出了在特定激光入射角度下不同几何外形目标产生最大冲量的条件。这一方法和结果对激光烧蚀驱动移除空间碎片技术研究有重要参考作用。     

合作目标对激光测距能力的影响分析

根据激光测距方程,分别建立了激光测距机漫反射目标及合作目标测距能力的理论模型。通过数值计算,研究了不同大气能见度条件下及不同激光发射束散角条件下配置合作目标对激光测距能力的影响。结果表明,配置合作目标可有效提高测距能力,并且在有合作目标条件下可有效降低激光发射功率,进一步为提高人眼安全提供保障。     

水下目标激光探测系统中高速信号采集系统的设计

介绍了水下目标激光探测高速数据采集系统设计的技术难点,设计了一种基于高速CMOS模/数转换芯片和高性能StratixⅡFPGA高速数据采集芯片的水下激光信号实时采集与传输系统,信号采集速率可达1GHz。系统的适用性及可靠性在水下目标激光探测试验中得到了验证。     

目标激光回波散斑的时空域探测方法研究

针对现有脉冲激光回波目标识别方法不能准确反映目标姿态的关键问题,提出一种基于激光回波与散斑的时空域目标探测方法,重点建立了粗糙目标的脉冲激光回波与二维激光散斑模型,通过对平面、球面和非球面三种面型目标进行仿真,不仅可以映射出不同目标的面型和偏转角度,还可以区分目标的偏转方向,说明该方法的可行性与有效性。     

目标激光脉冲一维距离成像研究

根据激光雷达方程及粗糙面脉冲波束散射理论,提出了目标激光脉冲后向散射回波功率即激光一维距离像的计算表达式,并获得斜板、球和圆锥一维距离像的具体形式.数值计算结果与粗糙平板和圆锥激光脉冲回波强度实验数据比较,两者符合良好.数据分析表明,激光一维距离像曲线能够较好反映目标的纵向几何外形信息.我们着重讨论了入射激光脉冲宽度与目标径向尺寸对距离像的影响.上述研究可为激光波段的目标特征提取和识别提供理论依据.