激光雷达标准目标散射截面的研究

讨论了激光雷达散射截面的物理意义 ;给出了用双向反射分布函数来表示激光雷达散射截面的一般表达式 ;推出了在标准目标分别为点目标和扩展目标时激光雷达散射截面的解析表达式和数值表达式 ,并对入射光束在分别为高斯分布和均匀分布时的结果进行了分析     

大气条件变化时的激光雷达散射截面测量方法

利用双光路探测研究了大气条件变化对外场目标激光雷达散射截面测量准确度的影响.将双光路探测应用于比对测量后,推导出了新的比对测量公式,进行了实验验证,并讨论了其适用条件.通过对漫反射板激光雷达散射截面的外场实测,结果表明:利用新的比对测量公式,不仅能有效减小测量过程中因大气条件变化带来的误差,提高测量准确度,而且计算过程较为简单;工程上易于实现.     

背景散射对LRCS测量精度的影响分析

针对激光雷达散射截面的测量精度,指出测量中存在的背景散射问题。给出了激光雷达散射截面的测量方程,分析了地面、支撑架等背景散射对激光雷达散射截面测量精度影响的机理。根据测量方程和影响机理提出了敷设消光材料、多次比对测量、尺寸匹配等方法,并对敷设消光材料法进行了实验验证。实验表明：所用方法能够有效地减小背景散射,提高激光雷达散射截面的测量精度。     

非共轴激光雷达几何因子分析与测量

介绍了非共轴激光雷达几何因子的物理意义,分别通过理论分析和试验测量给出了求解几何因子的方法。结合自行研制的CSY-1便携式能见度激光雷达,将两种方法得到的几何因子进行对比,讨论了系统参数对几何因子的影响,从而实现了对激光雷达系统优化设计的可能性。     

基于激光雷达回波的飞机尾涡参量提取

为了实现对飞机尾涡的有效监测,解决机场飞行安全与跑道容量受限的问题,提出了一种基于激光雷达回波的飞机尾涡参量提取算法.从尾涡的物理模型出发研究飞机尾涡的涡旋环量、径向速度分布等参量,对尾涡结构进行描述.依据尾涡参量的性质,给出了参量提取算法的设计流程,即对回波信号进行分解除噪等处理;通过选取门限确定正负速度包络,进而得到径向速度分布;利用径向速度分布反演得到涡核半径、涡核位置及涡旋环量等尾涡参量.最后以某型飞机的激光雷达探测实验数据为例进行了实例计算并与模型仿真结果进行对比,验证了该算法的有效性.     

激光雷达在大气测量中的应用

 从６０年代初期激光雷达问世以来,在短短３０余年中,激光雷达技术得到了飞速的发展,其应用领域也越发广泛,涉及科学研究、军事工程和国民经济许多部分。特别是应用激光雷达技术在完全大气测量等项工作中显示出这一技术独有的特性和突出的发展前景。激光雷达对大气的测量工作是通过射向大气中的激光与大气中的气溶胶及大气分子的作用而产生后向散射且被探测器接收而实现的。如图１所示：从激光雷达到被反射至接收器的信号携带着被测物质有关的信息（吸收、散射等）,通过对这些信息进行分析便可得到所需的物理量（温度、速度、密度等）。     

海洋激光雷达测量海中悬移质

研制了一套采用倍频YAG激光器的小型海洋激光雷达，用于测量海中悬移质浓度，2000年8月28日至9月5日，该系统安装于“东方红Ⅱ”号右舷下甲板，在渤海海区进行海中悬移质浓度现场测量，通过对18个站位的海洋激光雷达数据分析，获得的表层悬移质浓度与同步测量的海中悬移质浓度结果吻合较好。     

基于相干多普勒激光雷达的飞机尾涡观测

相干多普勒激光雷达(Coherent Doppler Lidar, CDL)凭借高精度、高时空分辨率等优势已成为晴空尾涡探测的主要手段。为了提高飞机尾涡观测效率并实现数据的快速处理和实时显示,基于2018年在四川开展的尾涡观测实验,提出了一种基于CDL频谱宽度和径向风速的尾涡快速识别方法,并基于此方法分析了典型机型的尾涡演化过程。结果表明,不同机型的尾涡演化趋势相似,均在距地面约50 m处产生并向下、向外扩散,尾涡环量逐渐减小,但由于近地面效应的影响,会伴有短时间环量增加现象。随着飞机重量和翼展的减小,尾涡的耗散时间缩短,左右涡初始涡核的间距减小,频谱宽度融合现象更明显,该现象消失所历经的时间增加。     

大气消光特性与机载激光雷达眼睛安全关系的研究

依据美国ANSI标准，定量分析了气溶胶、卷云和沙尘的垂直消光特性对机载激光雷达激光脉冲眼睛安全最大阈值能量的影响；以地基激光雷达探测得到的合肥上空沙尘暴为例，定量给出了大气中各成分消光特性对飞机眼睛安全最低高度的影响；模拟计算了各种大气成分的消光特性对激光脉冲眼睛安全系数的影响随高度的变化规律。计算结果表明：沙尘层对激光脉冲眼睛安全最大阈值能量的影响幅度可达几十毫焦。该结果为我国第一台机载大气探测激光雷达激光脉冲能量设置提供了基本依据。     

空间多普勒激光雷达地面散射信号分析

为了扩展空间多普勒激光雷达地面散射信号的应用范围,采用多个机载多普勒激光雷达飞行实验数据,对地面散射信号的强度、海拔高度、速度等特征进行了数据分析,并利用地面散射信号与上层大气信号强度的比值,可以等效体现地面反射率特征,即地面散射信号解算的海拔高度与数字海拔高度模型数据相吻合,两者平均值偏差小于20 m,标准偏差小于100 m;使用地面散射信号实现飞机速度校正,与使用飞机平台数据解算的结果具有较好的一致性,采用直接探测手段时,标准偏差小于1.5 m/s,采用相干探测手段时,标准偏差小于0.5 m/s,验证了利用地面散射实现空间平台速度校正的可行性。另外,针对云散射信号的存在和影响,提出了一种利用海拔高度数据比对的方法,实现云散射和地面散射的识别。     

角反射体RCS微波暗室测量及分析

角反射体雷达散射截面(RCS)的测量是雷达目标识别、成像等研究领域的一个关键环节;在对目标RCS测量原理分析的基础上,介绍了一个在微波暗室中基于紧缩场和矢量网络分析仪测量目标RCS的测量系统;利用该系统对角反射体垂直姿态和45°姿态的RCS进行了360度转角扫频的测量,结果与FEKO软件仿真计算的结果对比表明,两种方法得到的数据走势基本一致。     

基于编码超表面的太赫兹宽频段雷达散射截面缩减的研究

本文设计了一种柔性, 非定向低散射的1bit编码超表面, 实现了太赫兹宽频带雷达散射截面的缩减. 这种设计基于对“0”和“1”两种基本单元进行编码, 其反射相位差在很宽的频段范围内接近180°, 为一种非周期的排列方式, 该电磁超表面使入射的电磁波发生漫反射, 从而实现雷达散射截面的缩减. 全波仿真结果表明, 在垂直入射条件下, 编码超表面的镜像反射率低于-10 dB的带宽频段范围为1.0-1.4 THz, 该带宽内超表面相对同尺寸金属板可将雷达散射截面所减量达到10 dB以上, 最大缩减量达到19 dB. 把柔性编码表面弯曲在直径为4 mm的金属圆柱面上, 雷达散射截面的所减量高于10 dB以上的带宽频段范围为0.9-1.2 THz, 仍然可实现宽频带缩减特性. 总之, 编码超表面为调控太赫兹波提供一种新的途径, 将在雷达隐身、成像、宽带通信等方面具有重要的意义.     

用二维时域有限差分法计算机翼雷达散射截面

应用二维时域有限差分(FDTD)程序计算二维翼型NACA0012和金属方柱的双站雷达散射截面,与国内外文献上的结果进行比较,证明该程序的有效性.而后计算二维不同形状机翼的双站雷达散射截面(RCS)和不同后掠角时后掠翼和三角翼的双站RCS,得出不同形状机翼有不同的RCS分布;改变后掠角的大小可以改变机翼的RCS分布.因此,根据设计要求,可以通过选用不同机翼形状或不同大小的后掠角,使飞行器达到RCS减缩.     

声发射技术在全尺寸飞机疲劳试验中的应用

过去九年,,在对两类三代机的全尺寸疲劳试验中实施了全程声发射监测。采用了以声发射为中心的裂纹综合监、检测方法,对一些关键构件的疲劳裂纹实施早期预报,并用其它无损检测方法加以验证,为试验的顺利进行奠定了重要基础,为确定和延长这两类飞机的机群寿命发挥了重要作用。在对第一类三代机的试验中,发展了过去所用的声发射信号处理技术,在大量获取试验中的声发射信号时,有意识地将信号分成一系列有序的信号子集,分别反映一定的飞机受力(载荷)状态,在此基础上再采用空间滤波等技术获得感兴趣结构位置处的信号子集。对子集再采取基于统计分析原理的趋势分析和相关分析技术,获取监测位置的状态,以及试验机的“健康状态”。这一方法在另一类三代机的试验中再次发挥作用,显示了生命力。最终结果是两类三代机的机群寿命均有50%以上的提高,说明声发射技术具有广阔的应用前景。     

Study of backscattering from a complex scatterer at 3mm wave band

The backscattering characteristics of complex scatterer has been studied theoretically at 3 mm wavelength for the first time. RCS of the practial complex scatterer was calculated with GTD and the physical optics. The constrict model was also measured. The experimental results are in agreement with the theoretical calculations.     

RCS测试中的低散射载体设计及仿真分析

在雷达散射截面（RCS）测试中,低散射载体的设计结果取决于被测目标的RCS量级。为进行细节性隐身设计,获得台阶与缝隙排除载体干扰后的RCS水平,提出一种在台阶与缝隙RCS测试中的低散射载体设计方法。采用多层快速多极子算法,对低散射载体相邻曲面连接方式、台阶与缝隙在载体上的位置、前缘尖削度、倒圆半径对散射特性的影响进行了仿真分析。仿真结果表明,控制载体表面曲率的变化、加大前缘尖削度、减小拼接曲面倒圆半径能有效降低载体前向散射水平,由于载体曲面一侧的散射水平低于平面一侧散射水平,台阶与缝隙特征应位于曲面上。对RCS测试中低散射载体设计具有指导意义。     

Experimental Study of Laser Bistatic Scattering from Random Deeply Rough Surface and Backscattering Enhancement

The laser bistatic scattering from some deeply rough plane samples are measured by using of the automated scattering measurement system. We observe the backscattering enhancement, which is confined to a narrow cone around the antispecular direction, and discuss the influences of roughness and dielectric properties on them.     

高分子介质中Al_2O_3微粒子的光学截面及散射强度分布的计算

本文利用 A.L.Aden和 M.Kerker微粒子 Mie散射理论计算了处于高分子介质中的Al2 O3微粒子的消光截面、散射截面以及散射强度分布函数 ,并和它们在空气介质中的结果进行了比较。     

相位微扰法在粗糙面光散射中的应用

根据粗糙面散射理论，用相位微扰法推导出了从随机粗糙介质表面散射的激光雷达散射截面的理论计算公式，计算了几种粗糙表面样品在１．０６μｍ下的单位面积激光雷达散射截面，数值结果与实验数据基本吻合。