基于后向散射的激光雷达系统研究与仿真

激光在大气中传输时，大气中的气体分子、气溶胶粒子、雾、雨等将对激光产生后向散射，以激光雷达系统利用大气的后向散射实现其气体分子、气溶胶粒子的测量为背景，给出了激光雷达系统设计的基本原理，并对系统的重要组成部件和各部分的功能进行了说明。结合实际的试验数据和器件的性能参数，分析了系统的信噪比随探测距离的变化，系统的激光发射机发射的能量与作用距离的关系，并对影响激光雷达探测性能的目标特性进行了研究，为具体的工程应用提供了依据。     

全尺寸目标激光脉冲后向散射回波功率测定和建模

运用粗糙面散射、激光脉冲散射理论,结合复杂目标粗糙表面相关建模参数,建立用于计算全尺寸复杂目标激光脉冲后向散射功率的理论模型.实验测量一种空中缩比目标模型后向散射激光脉冲回波功率,获取该缩比目标激光脉冲后向散射功率随接受天顶角的变化曲线.比较理论建模与实验测量数据,分析实验误差,证明了该理论模型的正确性.将建立的理论模型进一步应用于计算非合作空间全尺寸目标的激光脉冲回波功率.计算结果能够预估空间目标的激光散射特征,解决一些关于空间目标激光脉冲光学特征工程的应用问题.     

典型粗糙表面激光后向散射特性实验

对现有的粗糙度比较样块和其他典型粗糙目标进行了后向光散射特性的实验。实验结果表明,当入射光为632.8 nm波长时,随着入射角的增大,不同的被测目标的散射强度变化得比较明显。如果被测目标的表面斜率均方根比较接近,可以发现它们整体的散射光强度变化趋势几乎一样,而且它们的偏振度也相差不大。表面斜率很小的被测目标,相对其他被测目标,其散射光光强明显大很多,其偏振度也是最大的,说明相对光滑的表面探测到的后向散射光强度比相对粗糙表面探测到的散射光强度大得多。文中关于典型粗糙表面后向散射偏振特性的研究结果对于探讨进行目标识别的理论及应用方面有一定的价值。     

大粗糙度表面激光散射特性实验研究

本文利用激光散射自动测量系统,对经喷丸处理后的钢基粗糙表面及其喷漆表面的后向激光雷达散射截面(LRCS)进行了测量。测量波长分别为λ=633nm和λ=904nm.在λ=904nm,利用粗糙面电磁散射理论的基尔霍夫方法对上述样片进行了理论计算,其中将粗糙表面视为双尺度模型,根据驻留相位法和标量近似法理论计算双尺度模型随机粗糙表面的散射强度角分布,其理论值与实验测量结果有较好的吻合。     

军事目标激光散射特性研究进展

军事目标的激光散射特性是影响装备作战效能的重要因素,对于研究激光装备的作用距离、装备的激光隐身性能具有重要的意义。本文介绍了目标激光散射特性的基本概念,从理论模型和经验公式两方面介绍了激光散射特性的理论建模研究成果,分析了各种模型和经验公式的适用范围。从目标表面材料BRDF测量、缩比模型LRCS测量、真实目标LRCS测量三个方面,分析了国内外典型测量方法、相关应用以及下一步发展方向,为后续目标散射特性的研究提供借鉴。     

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。     

圆锥后向激光雷达散射截面大相干分量的理论研究

本文根据粗糙表面的电磁散射理论计算了圆锥的后向激光雷达散射截面（ＬＲＣＳ）的非相干分量，分析了其随表面粗糙度的变化规律，并对非相干分量的概念进行了较为详细的阐述，希望能对外场全尺寸目标测量及实验室缩比模型的ＬＲＣＳＩ测量研究，提供一定的参考依据。     

大气后向散射对主动探测激光脉冲的影响

分析了大气散射模型导致的后向散射对激光脉冲的影响,建立了激光脉冲后向散射物理模型,可用于估算后向散射产生干扰脉冲的功率.利用雪崩二极管探测器(APD)对实际大气条件下大气后向散射对探测激光脉冲产生的干扰脉冲进行了测量,结合测量结果和模型计算结果得到气溶胶和分子散射综合相函数值,与实测后向散射相函数值具有较好的一致性,对设计激光主动探测系统具有实际应用价值.     

IR LASER BACKSCATTERING FROM AN ARBITRARILY SHAPED DIELECTRIC OBJECT WITH ROUGH SURFACE

The backscattering of light wave from arbitrarily convex dielectric objects withrough surface is investigated and formulas for calculating the backscattering cross-section of bothcoherent and incoherent fields are obtained.In the infrared wave-band,the influence of the ge-ometry,permittivity and statistical characteristics of the rough surface on LRCS is analyzed,byusing rough sphere and ellipsoids as examples.     

复杂目标后向LRCS的计算

本文根据粗糙目标激光雷达散射截面(LRCS)的特点和工程建模方法,对复杂目标几何建模,消隐处理以及粗糙面特性研究的方法进行了分析和讨论.计算了飞机缩比模型在1.06m的后向LRCS,数值结果和实验有较好的吻合.     

复杂目标后向激光雷达散射截面计算与缩比模型测量比较

研究了复杂目标激光雷达散射截面(LRCS)与电磁波段雷达散射截面的差异，提出使用可视化技术计算复杂目标后向激光雷达散射截面的流程框图，并使用该技术对某飞机全尺寸模型进行了计算。将计算结果按缩比关系换算，得到了1：8缩比模型的散射截面。利用标准板定标法，在外场环境对1：8缩比模型进行了实际测量，获得了缩比模型散射截面的实验数据。对计算数据与测量数据进行了对比分析，结果表明，在目标主要散射方位，理论计算和测量结果一致；通过缩比模型的测量可以获取全尺寸目标的激光散射特性。     

高掺杂浓度Nd∶YAG微片激光器获得高效激光输出

用温度梯度法成功地生长了高掺Nd∶YAG晶体(Nd掺杂浓度高达3at.%).采用脉冲和连续的钛宝石激光器作为抽运源,对掺杂浓度分别为2at.%和3at.%的Nd∶YAG晶体微片进行了激光实验,获得了高效的激光输出.     

同一外延层结构高速DFB激光器/EA调制器集成光源的研究

对利用同一外延层结构实现ＤＦＢ激光器与ＥＡ调制器的集成机理进行了理论分析,指出该集成方法有可能获得激光器激射波长与调制器工作波长之间的良好匹配．在理论分析的基础上,研制出了基于同一外延层结构的高速集成光源,该器件具有良好的静态特性,并达到了约８ＧＨｚ的小信号调制带宽．     

基于独立组分分析和BP神经网络的可见/ 近红外光谱稻谷年份的鉴别

建立了一种基于独立组分分析的可见/近红外光谱反射技术快速鉴别稻谷年份的新方法.首先用独立组分分析方法获取不同年份稻谷的可见/近红外光谱载荷图,将载荷图中相关性最大的波段(特征波段)作为人工神经网络的输入建立稻谷年份的鉴别模型.每个年份40个样本,3个年份共120个样本用来建立BP神经网络模型,剩余的3个年份各20个样本用于预测.预测的结果表明,准确率达到100%.同时通过独立组分分析,得到了稻谷主要成分对应的敏感波段.说明本文提出的基于独立组分分析的方法具有很好的鉴别效果,为稻谷的年份鉴别提供了一种新方法.     

AN IMPROVED EPON UPSTREAM TRANSMISSION SCHEME WITH ZERO INTER-PERIOD IDLE LOSS

Existing Ethernet Passive Optical Network (EPON) Dynamic Bandwidth Allocation (DBA) algorithms suffer from the disadvantage of idle time loss,which lower the upstream bandwidth utilization.This letter ...     

基于无信息变量消除法和连续投影算法的可见-近红外光谱技术白虾种分类方法研究

应用无信息变量消除法结合连续投影算法对可见-近红外光谱区进行有效波长的选择,选择后的波长作为输入变量建立最小二乘-支持向量机模型,对白虾属中三种典型种,脊尾白虾、秀丽白虾和东方白虾进行鉴别分类.实验采用Kennard-Stone算法选取150个样本作为建模集,50个样本作为预测集,通过UVE-SPA优选了数值分别为392、431、517、551、595、627、676、734、760、861、943和1018 nm的12个波长为LS-SVM的输入变量,建立了白虾种分类模型.该模型对50个预测集样本检验的准确率达到了92.00%.结果表明,采用可见-近红外光谱对白虾种进行鉴别是可行的,UVE-SPA能够有效地进行波长选择,使LS-SVM模型获得最优的分类结果.