空中目标的激光主动探测

文章提出对目标采用基于“猫眼效应”的激光主动探测技术进行探测。首先介绍了基于“猫眼效应”的探测原理,推导作用距离方程,并做了可行性分析。最后通过仿真计算,证明激光主动探测技术用于无人机探测是可行的。

双通道激光主动探测系统

为了有效探测"猫眼"目标的微弱回波信号并获得目标区域的直观图像信息,设计了基于雪崩光电二极管(APD)单元探测器和电荷耦合器件(CCD)面阵探测器的双通道激光主动探测系统。介绍了硬件设计的基本思路,包括各模块功能、组成和主要部件所采用的型号。针对双通道探测模式的关键技术,阐述了APD探测模式下接收放大电路的设计方法,并分析了CCD探测模式下响应波长的匹配问题。最后,在外场条件下,利用望远镜和激光测距机等典型"猫眼"目标对该双通道激光主动探测系统进行了实验验证。实验结果表明,利用APD探测模式进行探测时,550m距离处望远镜的回波能量响应是类镜面目标回波能量响应的2.87倍以上;利用CCD探测模式进行探测时,550m距离处望远镜的回波能量响应和2 500m距离处激光测距机光学窗口的回波能量响应分别是背景目标回波能量响应的2.72倍和2.31倍以上。该双通道激光主动探测系统可将典型"猫眼"目标从背景及干扰目标中清晰检出,验证了探测系统设计的合理性和有效性。

激光主动探测图像散斑自适应滤波抑制方法研究

激光主动照明成像具有作用距离远、系统分辨率高、可在低照度背景等复杂环境下获取目标图像等优点,但探测图像会受散斑噪声干扰。把高斯滤波、均值滤波和自适应滤波方法分别应用到仿真实验中进行散斑噪声抑制,实验表明:与高斯滤波和均值滤波相比,自适应滤波能有效抑制图像噪声,保留图像的边缘和细节信息。利用自适应滤波方法对获取的单帧和多帧累加平均的激光主动探测图像进行散斑抑制实验,使用散斑对比度进行定量分析,结果表明多帧短曝光图像累加平均可有效抑制图像的散斑噪声,自适应滤波可进一步降低图像的散斑噪声.

空间激光主动探测离轴三反系统的猫眼效应

采用光线追迹法,分析了空间环境下离轴三反结构系统的猫眼效应。给出了离轴三反系统的像面倾斜、视场和离焦对猫眼回波效率和发散角的影响,证明了离轴三反系统像面倾斜量是决定能否发生猫眼效应的主要因素。提出利用阈值法实现激光主动探测猫眼信号的基本原理,并结合高阶余弦漫反射模型,分析了目标漫反射信号对猫眼信号检测的影响。估算了20km到120km探测距离下,理论上所需不同光束质量激光的最小脉冲能量。仿真表明,当发射光束的全角发散角为0.3mrad时,50km和120km探测距离下所需的最小激光脉冲能量分别为0.7mJ和3.1mJ。最后,通过原理实验,验证了空间激光主动探测法探测目标'猫眼'效应的可行性。

激光主动探测系统的探测能力分析

为了能够准确获取"猫眼"光学系统激光反射回波信号方向性和发散度的信息,基于光学系统"猫眼"效应和高斯光束的变换规律,依据激光大气传输的衰减和强度闪烁特性,给出了激光主动探测系统回波能量衰减和起伏的数学模型。结合野外试验分别对焦平面光学系统和离焦光学系统的关键指标进行了工程计算、分析论证和比较,结果表明:在激光主动探测系统探测识别时,可根据回波信号强度来识别不同类型的目标;同时对激光在大气传输中能量的衰减和光强的起伏进行了工程计算和分析论证,结果表明:大气湍流会大幅度降低激光主动探测系统的探测距离。

利用激光主动探测技术实现光电窥视设备检测

针对激光主动探测时光电设备表现出的猫眼效应，搭建了基于CCD的激光主动探测系统，提出了一套有效的光电窥视设备检测算法。该算法在激光脉冲的间隔，同时采集激光主被动图像，根据窥视目标与普通漫反射物体的回波强度差异，利用背景差法检测窥视目标。实验结果表明，在半径为5m的作用范围内，该激光主动探测系统可有效、快速地将光电窥视目标从背景中检测出来，并且不受场景和光照的限制。通过对光学口径为2mm的光电窥视设备在20个不同场景环境下进行实验，正确检测率达到95％，且每帧的检测时间在0．015～0．021s内，满足了实时性需求，验证了本文系统搭建方案的正确性与软件处理算法的有效性。

激光主动探测系统中APD的探测性能分析

根据"猫眼"目标和漫反射目标的回波能量公式及高斯概率分布,推导了APD用于"猫眼"目标探测的虚警概率和探测概率公式,以此为基础,通过数值分析的方法研究了"猫眼"目标离焦量、探测距离对APD信噪比的影响;仿真了阈噪比对APD虚警概率的影响曲线,选定了合适的阈噪比。在选定阈噪比的基础上,分析了不同探测阈值下APD的探测性能,同时研究了离焦量、激光发散角对探测概率的影响。结果表明:APD的信噪比和探测概率随离焦量和探测距离的增大而减小,压缩激光发散角可提高APD探测概率,对不同距离上的目标进行探测时选择不同的探测阈值可有效提高APD探测性能。

大视场激光主动探测系统实验

据实战条件下对狙击手远距离快速搜索的需求,基于"猫眼效应"理论改进了"猫眼"目标最大可探测距离模型,并运用MATLAB软件绘制了相关曲线。搭建了可以对"猫眼"目标进行大视场、远距离快速搜索的激光主动探测系统样机。实验结果表明,系统样机可以实现距离狙击手1 200 m范围内的激光主动探测,并针对普通和复杂背景图像提出了相应算法,提高了捕获图像的视觉效果,实现了基于"猫眼"目标特征的自动识别。该研究对提高和改进狙击手探测系统的作战效能具有十分重要的意义。

激光主动探测电路系统设计与实验研究

雪崩光电二极管(APD)因其具有很高的内部增益,被广泛应用于光电探测中。根据雪崩光电二极管的雪崩效应及工作原理,采用APD作为激光回波接收单元来探测"猫眼"目标,设计了接收放大电路,并进行了实验研究。结果表明:此探测电路可探测到"猫眼"目标回波且回波信号包含时间与目标距离信息,可保证后续目标的定位,为激光主动探测系统的设计奠定了基础。

一种激光主动探测的回波信号检测方法

微弱激光回波信号探测是远距离激光主动探测的难点问题。本文提出了一种应用四象限探测器进行激光回波信号相关检测的新方法。经仿真计算表明,将四象限探测器接收到的4路回波信号送入相关处理器进行相关处理,可以检测出信噪比为-21．07dB的信号,其信号检测能力比二元相关检测要高出5．68dB。在4个象限中信号分布越均匀,信号检测能力越强。

激光主动探测中回波信号的小波去噪方法

在分析激光主动探测中回波信号的噪声特性和小波变换去噪原理的基础上,提出了一种基于最大信噪比准则的小波阈值去噪方法。首先用最大信噪比准则对小波变换系数进行阈值选取,然后采用软阈值方法对小波系数进行量化处理后再重构。仿真结果表明最大信噪比准则小波去噪方法改善信噪比效果十分显著,检测下限达到-16.2dB。证明了该方法在激光主动探测系统回波信号检测中的有效性。

激光主动探测系统二维均匀扫描设计

二维扫描振镜是激光主动探测系统实现一定视场范围内扫描探测的重要部件。针对振镜非均匀扫描的缺陷,讨论了二维扫描振镜的工作原理,分析了扫描激光光斑全覆盖条件,推导了等间距扫描量与驱动信号之间的关系式,结合单片机控制电路,给出了均匀扫描的软件实现方法,并对实现均匀扫描的电路进行了时序分析。该方法过程简单,激光光斑的均匀采样易于实现,可有效提高激光主动探测系统的探测效率。

基于猫眼效应的激光主动探测技术研究与应用

随着光电子技术的迅猛发展和反恐维和等形势的需要,基于猫眼效应的激光主动探测技术在快速侦查定位和信息获取等领域日益得到重视。综述了基于猫眼效应的激光主动探测技术的研究现状与最新进展情况,给出了基于猫眼效应的激光主动探测系统的工作原理;阐述了现阶段该技术涉及的几项关键技术,包括光电系统的猫眼效应理论模型与分析方法,激光主动探测系统的体制与指标设计,以及激光回波信号识别技术等;最后介绍了几个国内外比较先进的实用武器系统。

基于LabVIEW的高性能激光主动探测控制与处理系统设计

设计实现了基于LabVIEW的高性能激光主动探测控制与处理系统,对系统设计基本原理、基本构成和系统架构进行了分析说明,论述了基于LabVIEW多线程和模块设计的激光主动探测控制与处理系统架构具有功能完整、运行高效、扩展性强、稳定性好、人机交互性好等优点。最后利用该系统进行了激光主动探测实验,结果表明:该系统可以实时获取并处理实验数据并进行可视化显示,满足激光主动探测应用需求,为激光主动探测技术应用提供了一种新手段。

基于SEA的激光主动探测系统动态效能评估

针对激光主动探测系统效能因任务环境影响不易评估的特点,采用SEA动态评估的思想,建立了与系统性能和使命要求相适应的任务空间;以最大探测距离、探测概率、虚警率作为系统效能评估指标,通过在任务空间内比较指标性能和使命要求的方式获得指标的效能,有效地将系统性能和任务环境联系起来,使效能评估结果随着使命要求和任务环境参数的改变而动态变化;仿真结果表明:利用建立的SEA评估模型能够有效的对激光主动探测系统进行动态效能评估。

利用激光主动探测技术实现光电窥视设备检测的研究

利用激光主动探测技术实现光电窥视设备检测,是目前对光电窥视设备检测的新途径,由于光电窥视设备本身具有一定复杂性,对激光探测技术、探测设备以及相关探测原理、方式进行探讨,有利于该技术的进步和进一步用于光电窥视设备检测等工作。

激光主动探测系统成像性能评价方法综述

文章总结了目前国内外研究中的评价参数法和数值仿真分析法,并对目前的成像性能评价方法进行了分析,最后指出采用对目标图像质量评价分析的方法对于研究系统的成像性能将是未来的研究趋势。

猫眼效应用于激光主动探测技术的研究现状与发展趋势

基于猫眼效应的激光主动探测技术是应用于激光武器系统中的一项新型技术,其中最为关键的问题是如何准确描述被探测光学目标的猫眼效应反射特性。介绍了几种成功应用猫眼效应的车载、便携、舰载和机载激光武器系统,综述了一些有代表意义的研究方法和结果。最后阐述了目前猫眼效应用于激光主动探测技术存在的主要问题,并指出当前的发展趋势:多体制探测、基于猫眼效应反射光的衍射干涉特性获取光学目标特征参数、基于猫眼系统对探测激光的调制作用建立闭合回路跟踪系统、随机大气对猫眼效应反射光的影响等。

“猫眼”目标的激光主动探测距离分析

激光对光电传感器主动探测的基本原理是基于光学系统的"猫眼"效应的。最大探测距离是探测系统的重要参数之一。对影响探测距离的几个重要因素如激光发射束散角、CCD灵敏度、大气能见度等进行了分析,给出了最大探测距离的数学模型,并在此基础上运用MATLAB进行了模拟仿真。分析结果表明,最大探测距离随激光发射束散角的减小、CCD灵敏度的提高而增大,随大气能见度的增强而增大。

基于APD的“猫眼”目标激光回波探测实验研究

针对"猫眼"目标激光主动探测,从抑制噪声干扰和激光后向散射出发,研究了APD激光回波信号探测系统的组成原理和电路设计。设计了一种基于APD的激光回波接收放大电路,采用自动增益控制技术(AGC),同时给出了接收系统的控制时序逻辑图,并分别对窗帘、玻璃、光滑墙体,望远镜等目标的回波信号进行了接收实验和分析,提出了鉴别"猫眼"目标的方法,为后续"猫眼"目标识别的实验研究提供了依据。