同步扫描水下激光成像距离的分析

利用双流辐射传输理论和准直光束的散射理论分别计算也接收端目标反射光信号和背向散射光的辐照度，从而得出水下激光成像距离的理论值。一般条件下，该值约为１２倍衰减长度，从理论上分析了成像距离与接收器视场角，激光器和接收器间距，目标反射率等主要参数的定量关系。     

同步扫描水下激光成像距离的分析

利用双流辐射传输理论和准直光束的散射理论分别计算出接收端目标反射光信号和背向散射光的辐照度，从而得出水下激光成像距离的理论值．一般条件下，该值约为１２倍衰减长度．从理论上分析了成像距离与接收器视场角、激光器和接收器间距、目标反射率等主要参数的定量关系．从机理上分析了主要参数影响的原因得到了在实际应用系统中探测距离与激光器光功率成对数关系的量值．     

线阵扫描式激光成像探测系统建模与仿真

以激光成像引信为应用背景,在分析线阵扫描成像探测机理的基础上,建立了激光分束发射脉冲、线阵探测元接收回波信号及其检测算法、目标反射特性和大气传输效应模型,给出了固定成像视窗线阵扫描成像仿真方法.通过设置弹目交会以及各模型参数,以坦克目标为例进行了系统成像仿真.结果表明,仿真系统能够对线阵扫描成像方式进行有效模拟,生成目标的距离和强度激光仿真图像,并对影响成像效果的因素进行分析.     

能见度对激光周界警戒系统影响

以高斯光束为例,推导了激光对射周界警戒系统接收平面光强分布和探测器接收功率的表达式,数值模拟了不同情况下探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度的变化曲线。结果表明：大气能见度小于1km时,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大迅速增加且受波长影响不明显;大气能见度继续增大为20km的过程中,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大而增加的速度减慢,且激光波长越小探测器接收功率和系统布防距离越小;之后,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大基本保持不变。对于某一大气能见度,减小激光束发散角和增大探测器入瞳直径,可有效增大探测器接收功率和系统布防距离。     

基于MATLAB的水下激光图像处理技术

水体对光的“吸收”和“散射”效应给水下激光成像带来大量的背景噪声,是水下成像高噪声和低对比度的主要成因。距离选通成像技术可以在一定程度上克服大量后向散射的影响,但成像质量仍然不好。为了进一步改善图像效果,就需要利用数字图像处理技术对水下图像进行后续加工。针对水下激光图像的特点,本文将基于MATLAB的图像处理方法引入到水下激光图像处理中以去除图像噪声、改善图像质量,实验结果表明该方法是有效可行的。     

水下激光探测系统实现关键技术

激光探测技术可以弥补声呐探测的局限性,在辨析激光探测理论的基础上,利用蒙特卡洛模拟方法对海水中激光传输特性进行仿真分析,根据传输特性仿真结果以及系统需求的探测距离选择激光器,接收系统选择光阴极触发的增强型电荷耦合(intensified charge-coupled device,ICCD)相机,控制系统选择距离选通法进行控制,采用ZEMAX激光扩束器对激光进行简单的扩束仿真,确定了激光水下探测系统的设计方案并进行了硬件设计与实现.最后通过水下激光传输实验对信道特性进行研究.根据实验数据分析可以看出:不同的水质下,接收视场角越大,接收孔径越大,则接收能量越大;对于清澈水域,激光传输的情况又受到不同粒子的干扰,传播情况与光波长、粒子尺寸、形状、浓度均密切相关.     

光MIMO-OFDM预编码矩阵优化

由于水下非成像光多输入多输出正交频分复用(multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiplexing,MIMO-OFDM)通信系统采用强度调制-直接检测的通信方式,缺失频率和相位分量,不同光源的光束在接收端相互叠加,因此其信道相关性强,误码率(bit error rate,BER)高。针对这一问题,提出一种基于非成像光MIMO-OFDM接收信号欧氏距离的预编码算法。假设发送端预知信道状态信息,在满足光信号非负性和总功率受限的约束下求解最优预编码矩阵,通过对不同光源分配不同的功率实现最大化接收信号的最小欧氏距离。系统发送端通过预编码矩阵对信号进行预编码,接收端通过最大似然方法对最大化欧氏距离的接收信号进行解码。仿真结果表明,与基于奇异值分解的光MIMO预编码算法相比,提出的算法在总功率不变的前提下,进一步降低了非成像光MIMO-OFDM系统误码率。     

应用粒子成像测速技术测量压力振荡器的瞬态流场

利用以两台大功率脉冲激光器为双脉冲光源的粒子成像测速（ＰＩＶ）技术,测定了驻这型正统压力振荡器二维振荡射流瞬态流场,对示踪粒子的跟随性进行了比较,分析了示踪粒子在流场中的浓度分布对成像质量的影响。实验结果表明,环形喷嘴射流与尖劈之间存在交错的、方向相以的旋涡是使整个系统产生流体自激振荡的原因,环形喷嘴与尖劈之间的距离对瞬态流场有明显的影响。由双脉冲激光作光源的ＰＩＶ系统具有肪冲间隔调节范围宽、测量     

嫦娥三号激光三维成像系统全链路误差分析与仿真

针对嫦娥三号激光三维成像系统的单脉冲激光发射、多元探测器并行接收的二维振镜摆扫复杂结构的误差分析与控制问题,提出一种多元激光成像系统的全链路误差分析与仿真方法,建立了测距链路系统性误差因素、测距链路偶然性误差因素和振镜测角链路等成像全链路的误差模型.同时针对嫦娥工程激光精避障探测20 cm的测距精度要求,实现了其成像链路中系统误差参数项和随机误差参数项对成像质量影响的仿真与误差分解.结果表明,测距固定延时误差、振镜编码器误差、视准轴误差和水平轴误差等因素是影响激光三维成像精度的主要系统因素,并对不同误差因素提出了有效的控制方法.     

激光成像引信在空空导弹中的应用

针对激光成像引信在空空导弹中的应用要解决引信前倾角和引信探测距离的设计问题,在分析激光成像引信推扫成像原理的基础上,建立了激光引信脚印尺寸模型和引信前倾角与探测距离模型,通过仿真得到了最佳引信前倾角和探测距离的设计指标:最佳引信前倾角为15°～40°,相应最佳引信探测距离为70～24 m.     

能见度对激光周界警戒系统影响的数值研究

以高斯光束为例,推导了激光对射周界警戒系统接收平面光强分布和探测器接收功率的表达式,数值模拟了不同情况下探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度的变化曲线。结果表明,大气能见度小于1 km时,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大迅速增加且受波长影响不明显;大气能见度继续增大为20 km的过程中,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大而增加的速度减慢,且激光波长越小探测器接收功率和系统布防距离越小;之后,探测器接收功率和系统布防距离随大气能见度增大基本保持不变。对于某一大气能见度,减小激光束发散角和增大探测器入瞳直径,可有效增大探测器接收功率和系统布防距离。     

国外激光成像探测系统的发展现状及其关键技术

与合成孔径、毫米波、红外、可见光等其他成像探测模式相比,激光成像探测具有一系列独特的特点。它突破了传统的成像概念,广泛应用于雷达、制导及引信等军事领域。本文重点阐述了近年来国外在CO2激光成像探测系统、二极管泵浦固体激光成像探测系统和半导体激光成像探测系统的发展历史和现状,讨论了激光成像探测系统所涉及的主要关键技术,进而展望了激光成像探测系统的发展趋势。     

激光射击模拟器的光靶信噪比研究

现行激光射击模拟器在稍强的光背景下，接收光靶往往工作不正常．显示器出现误报．提高光靶信噪比，有效地拣出信号，成为激光射击模拟器推广应用的重要课题。该文在对激光射击模拟器接收光靶、激光信号以及噪声特性分析的基础上、针对现行激光射击模拟器存在的问题，提出将光栏滤波理论应用于激光射击模拟器中，采用干涉滤波和光栏滤波相结合等方法，提高了光靶的信噪比．     

无扫描三维成像激光雷达原理分析与成像仿真

介绍了无扫描三维成像激光雷达的系统结构及成像原理.无扫描三维激光雷达是一种不需要扫描机构的三维成像系统,由信号调制、信号发射、微通道板调制、信号积分接收等模块组成.发射的激光信号经过正弦调制,利用回波信号与本地振荡器的相位差计算得出目标上各点距离,这种测距方法称为面阵相位法.与传统的扫描式激光雷达相比,无扫描三维成像激光雷达具有结构简单、成像速度快、可靠性高等优点,同时对激光脉冲频率的要求很低,因此在武器的末制导、车辆的主动防撞、机器人视觉等方面有着广阔的应用前景.本文介绍了无扫描三维成像激光雷达的系统结构以及面阵相位测距法的基本原理,并在Matlab环境下针对点目标、面阵目标对成像算法进行了仿真.验证了面阵相位法的测距原理及无扫描三维成像激光雷达的成像原理,并分析了可能存在的信号功率误差和CCD读数时的末位不稳定对成像精度的影响,为无扫描三维成像激光雷达的设备研制提供了有益的参考.     

星载激光对潜通信的多径效应研究

利用半解析蒙特卡罗方法计算光子在地球大气和海水中传输的多径时间扩展效应,大气和海水信道的散射相位函数采用修正Henyey-Greenstein函数,根据标准大气数据对散射和衰减系数进行加权处理.结果表明:光脉冲在地球大气和海水中传输时的多径时间扩展与卫星高度、水下深度及大气和海水的散射强度有关;水下接收信号的平均多径时间扩展可达33.4～34.9 μs,最大时间扩展可达160μs;星载激光对潜通信下行链路的多径时间扩展效应不能由大气和海水各自的多径时间扩展效应和表示.     

基于线状阵列扫描的激光雷达快速三维成像

介绍了一种线阵快扫描三维激光雷达成像仪,给出了线阵激光雷达的系统结构和工作原理.从阵列探测器中的某一单元出发,在分析激光光束发射与接收光路的基础上,利用光学原理和解析几何推导了线阵激光雷达成像严密的计算方程,并分析了影响激光雷达成像质量的内部和外部因素.外场测试实验表明,在30 m的距离,该仪器原理样机的距离分辨率可以达到5 cm,能够探测到直径在8 cm以上的目标,平面拟合后的残差的标准偏差在5 cm左右.     

基于重叠因子的激光主动成像系统参数分析

重叠因子是分析成像系统收发视场匹配的重要参数。介绍了选通型激光主动成像系统的工作原理,定性分析了系统成像性能与重叠因子的关系。将重叠因子引入了系统的分析设计中。从实际出发,分析计算重叠因子与系统发散角、视场角等参数的关系。结果表明利用重叠因子分析和设计系统发散角等参数的方法是可行的。     

激光在大气中传输特性的仿真研究

大气对激光传输产生光强闪烁、光束漂移及光斑扩展等影响,严重限制了激光通信、激光测距等系统的工作性能。因此全面开展大气信道中激光传输特性研究是十分重要和必要的。主要研究建立了大气吸收、大气散射衰减效应理论模型及光强起伏、光束漂移和光斑扩展等大气湍流效应影响模型。在分析各模型的基础上,重点进行大气吸收、散射理论模型的仿真和大气湍流对激光传输特性影响模型的仿真。仿真结果表明:大气的吸收和散射将对功率产生衰减;大气抖动引起的激光散斑效应、光束偏折和扩展效应将影响跟踪精度和视轴对准精度;大气湍流引起的光功率波动效应将影响通信的速率和误码率。     

弹载激光成像雷达距离像的目标提取技术

为了实现对弹载激光成像雷达距离像中不同目标的准确分离和提取,提出了一种基于其点云数据特点的距离像目标提取方法.通过对点云数据进行聚类和类间距离校正,实现了不同目标的准确分离;通过提取各目标边缘点和遮挡补偿,实现了对被遮挡目标的提取;根据需要提取目标的尺寸设置结构元素大小,采用形态学滤波方法实现了特定目标的快速提取.对实测距离像目标数据的处理结果表明,所提出的方法可以实现弹载激光成像雷达距离像目标的准确提取.      

激光切割加工中的功率控制与同步控制

为了使得激光功率跟随加工速度按照所需比率同步变化,建立了材料单位面积激光功率与切缝深度、激光器控制信号与输出功率间的函数关系.结合闭环控制策略,实现了任意材料、任意有效切缝深度下的激光功率控制以及激光功率与运动的精确同步控制.实验结果表明:该控制算法能够保证一致的切缝深度,获得均匀一致的切割质量.激光功率控制以及功率与运动的同步控制在要求高质量的激光切割加工中有很好的应用前景.