代数迭代法在激光反射断层成像目标重构中的应用

为了提高激光反射断层成像目标重构的图像质量,在目前激光反射断层成像普遍采用反投影算法重构图像的基础上,将CT成像中常用的迭代重建算法引入到激光反射断层成像的图像重构过程中。分析了反投影算法中的直接反投影、R-L和S-L滤波反投影以及迭代重建算法在图像重构中的性能特性。进行了仿真和外场实验,结果表明:在直接反投影基础上添加了滤波器的反投影算法在减小误差和抑噪能力上都明显提高;另外相比于反投影算法,代数迭代重建算法表现出更好的重建质量,且具有更强的抑噪性能。     

差分吸收激光雷达探测大气CO2精度分析

为减小距离差分吸收激光雷达探测大气CO2浓度的探测误差,理论分析了探测精度,对差分吸收探测系统误差进行了数值分析,对基于1.6 μm光纤激光器相干探测CO2系统进行了仿真计算.结果表明:差分吸收截面越大,空间分辨率越低,回波信噪比越高,气体浓度的探测误差越小.当大气CO2的差分吸收光学厚度т为0.55时,相干探测系统具有最小误差变化百分比,此时探测精度最高.随着探测高度增大, 1.6 μm光纤激光相干探测系统精度逐渐降低,在1 km高度以内可以探测到34 ppm的大气CO2变化.     

变速目标的光子回波外差信号处理方法研究

变速运动目标的中频信号特征频谱具有连续集中的多频分量,且具有一定的多普勒展宽,在背景噪声和暗计数的影响下,光子回波外差信号的信噪比较低时,使用传统的信号处理方法得到的中频信号频谱以及时频分析特性效果较差。为提高信噪比,本文提出了将稀疏度自适应压缩感知和密度聚类相结合的信号处理方法,并采用该方法对变速目标的光子回波外差信号进行处理。该信号处理方法解决了变速目标频谱稀疏度K无法提前确定的问题,而且只需要较少的观测数据就可以重构信噪比较高的中频频谱。此外,该方法结合密度聚类算法对中频频谱进行了第二重去噪,大幅度减少了噪声分量。研究结果表明,该信号处理方法能够将信噪比提高一定幅度且多普勒展宽精度误差在10%以内,可以得到较为完整的重构中频信号频谱,同时较好地解决了信号时频分辨率较差的问题以及单光子探测等间隔时间序列造成的时频图中的倍频现象,得到了更好的时频特性描述。     

低信噪比条件下光子探测回波信息恢复方法研究

受光子探测概率和探测器死时间的影响,多次累积得到的光子探测概率分布信号相对于真实目标回波信号往往会产生畸变,影响准确目标信息的提取。为此开展低信噪比条件下光子探测回波信息恢复方法研究,基于光子探测回波模型,提出基于局部退火的目标回波粒子群优化算法。仿真结果表明,不同信噪比条件下目标回波信号恢复性能的稳定性较好,在仿真条件下,算法得到的回波信号与真实回波信号的差异度控制在0.005以下,测距误差保持在3.4 cm以下。实验结果表明,该算法也能较好地恢复纵深目标信息,得到的目标纵深距离信息误差为3.45 cm。     

卫星侦察红外特征数据库关键问题探讨

对红外特征数据库的特征参数库的有关字段,同时针对类特征参数的完善问题,提出利用专家系统加以解决.     

天基合成孔径激光雷达成像参数分析

由于空间中没有大气，不存在大气湍流和大气衰减等问题，因此，相对于地基和机载合成孔径激光雷达（SAL），天基SAL有更好的应用前景。为验证中高低轨卫星间SAL成像的可行性，本文中建立了天基SAL成像模型，推导了星对星成像的相干积累时间和脉冲重复频率等参数。利用二体运动轨道外推法，建立了卫星轨道模型。并根据雷达天线波束宽度的限制，计算了激光雷达的收发天线方向图，提出利用目标增益曲线的3 dB波束宽度，获得最大合成孔径时间的方法。最后，通过仿真建立了六种天基SAL应用方式，并分析了不同应用方式下的成像参数，验证了天基SAL成像的可行性。本文的研究为天基SAL成像算法的研究奠定了基础。     

黑曲霉孢子红外波段消光性能研究

采用压片法对黑曲霉孢子2.5~15 m 波段的反射光谱进行了测量。针对采集的光谱数据,利用Krames-Kronig（K-K）关系对黑曲霉孢子2.5~15 m 波段的复折射率进行了计算。然后,根据Mie 散射理论求出了2.5~15 m 波段黑曲霉孢子质量消光系数,并对结果进行了分析和讨论。分析结果表明,在粒径r=1.2 m 时,黑曲霉孢子在2.5~15 m 波段的平均质量消光系数为0.68 m2/g,随着粒径的增大,平均质量消光系数单调减小;与常见无机物相比,黑曲霉孢子在2.5~15 m 波段具有较好的消光性能,而且在保证一定消光性能的情况下,黑曲霉孢子的粒径尺寸要求相对较宽。     

本振功率对目标微动激光平衡外差探测的影响研究

面向远距离目标微多普勒效应的探测,建立了本振光功率变化对激光平衡外差探测回波信噪比影响的数学模型,并进行了仿真分析。通过搭建的1 550 nm激光平衡外差探测实验平台测试了由于本振功率变化对于目标微多普勒特征提取效果的影响。研究结果表明,对于平衡外差探测,由于两光电探测器量子效率不可能完全匹配,考虑到散粒噪声、热噪声和本振相对强度噪声的影响,将存在一个最佳本振功率值使探测信噪比达到最大。当选取该本振功率进行探测时,获得的目标微多普勒特征可读性更强,提取误差更小。     

飞机尾涡特性分析与激光探测技术研究

为实现尾涡告警,保障飞行安全和提高机场容量,研究了飞机尾涡特性和激光探测技术.阐述了飞机尾涡的生成机理,利用解析模型和仿真计算研究了尾涡特性;给出了尾涡相干多普勒激光探测原理,设计了尾涡探测方式,分析了回波多普勒谱特性,并计算了尾涡探测精度.研究表明:尾涡强度与衰减等特性与飞机质量相关;其回波多普勒谱值反比于多普勒频移的三次方和飞行速度的二次方,而正比于飞机质量的二次方;基于1.5m脉冲相干多普勒激光雷达的尾涡探测具有高精度、远距离的优势.此外,通过初步开展的机场尾涡探测实验验证了激光探测尾涡的方法切实可行,性能优越.     

大气对外差探测激光雷达影响分析

对于光外差体制的激光雷达而言,为减弱大气扰动的影响,需要研究大气衰减及大气湍流对其探测性能的影响.从光场的复振幅和探测面上光斑的爱里斑模型出发,给出了信噪比这一表征外差探测系统关键性能指标.分析了大气衰减和大气湍流对信号光复振幅的影响,研究了大气衰减和弱湍流相位起伏下的光外差探测效率.研究表明,大气衰减不会造成外差效率...