一种计算复杂目标激光雷达散射截面的快速算法

提出了图形电磁计算在研究复杂目标激光雷达散射截面计算中的应用方法 ,给出了计算流程 ,并计算了某飞机模型单、双站激光雷达散射截面 .结果表明 ,该方法对复杂目标激光雷达散射截面的计算速度基本达到了实时计算要求 .

空间目标激光雷达散射截面仿真分析

空间目标激光散射特性建模与仿真分析是激光主动探测系统论证设计、性能评价的前提和基础,激光雷达截面（LRCS）是目标激光散射特性的综合反映。研究了适用于激光主动探测系统的双向反射分布函数（BRDF）模型,针对空间目标不同表面材质类型提出了一种基于OpenGL的空间目标LRCS可视化计算方法,建立了由不同表面材质组成的某卫星三维模型,仿真分析了在不同姿态角和电池阵转角条件下的空间目标LRCS值。结果表明,该空间目标LRCS的变化范围为0.1~100 m2。仿真结果可为空间目标激光主动探测系统设计提供参考和依据。

激光雷达散射截面的比对测量法及其精度检测

野外目标激光雷达散射截面(LRCS)的测量通常使用比对测量方法。该方法受到测量系统激光光束模式,激光功率稳定性,大气吸收、散射和湍流,背景的激光漫反射回波,系统探测电路噪声等因素的影响。其中,测量系统激光光束模式是最重要的影响因素,造成了比对测量方法中LRCS测量精度难以客观、全面检测的问题。因此,在介绍LRCS的比对测量法及测试系统的基础上,分析了光束模式对系统LRCS测量精度的影响,提出了消光布遮蔽法和光斑分析法相结合的系统LRCS测量精度检测方法。最后,对实际应用中如何减小光斑模式的影响以提高系统LRCS测量精度进行了分析。

复杂目标激光雷达散射截面的数值计算

将粗糙面散射理论与计算图形学结合起来,利用基尔霍夫方法,建立复杂体粗糙面激光雷达散射截面(LRCS)理论模型。依据复杂目标粗糙面的散射特性,设计数值算法,对复杂目标进行精细几何建模。计算了激光(波长1.06μm)入射下,朗伯板以及一种组合复杂激光散射体的LRCS随接收天顶角的变化。该建模方法可根据不同工程需求进一步推广用于计算更复杂表面粗糙目标的激光雷达散射截面,应用于目标激光识别和光学特征提取。

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.

飞机激光雷达散射截面测量与分析

飞机激光雷达散射截面的测量,对于研究飞机激光散射特性以及评估探测系统至关重要.本文介绍了飞机激光雷达散射截面测量理论,设计了飞机激光雷达散射截面测量装置和测量方法,并通过实验验证了该装置与测量方法.在全尺寸真实飞机试验与测量过程中,通过对原始数据高斯补偿与背景修正,获得了误差小于7%的飞机激光雷达散射截面数据.实验结果表明,本文提出的飞机激光雷达散射截面测量与分析方法是正确的和有效的.

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 。

激光雷达散射截面测量不确定度理论分析

依据辐射传输与测量和标定原理,推导出激光雷达散射截面测量数学模型与不确定度表达式,对影响测量不确定度因素进行了较全面的分析,并提出修正与提高方法。

目标激光散射特性测量及分析

靶标或靶板激光散射特性的测量与标定,对于目标激光散射特性和探测系统的评估分析是至关重要的。介绍了测量目标靶板激光散射特性的方法。根据测量激光双站散射强度角分布数据计算了标准板(聚四氟乙烯)的反射率和激光雷达散射截面,以及通过相对测量比对,获得了目标靶板的激光雷达散射截面。进一步通过遗传模拟退火算法给出了目标靶板激光的散射角分布统计模型。

激光引信地面背景近场散射特性研究

针对激光引信地面背景近场散射特性仿真建模的问题,介绍了激光引信近场散射特性原理,建立了激光雷达散射截面和散射回波的仿真模型,分析了激光引信在几种不同地面背景、同一地面背景下不同交会状态的近场散射特性,可以为激光引信抗地面背景干扰设计与验证工作提供依据。

隐身目标激光近场散射特性研究

采用波束分割法,通过仿真计算各个被照射小面元的激光雷达散射截面(Laser Radar Cross Section,LRCS),并进行叠加,获得目标LRCS。定量分析了隐身目标的激光远场、近场散射特性,可以为激光近距探测系统灵敏度等参数的设计提供依据。

大目标激光散射特性测量研究

讨论了激光雷达散射截面的物理意义,对工程中常用的比较测量法进行了分析,指出该方法在测量大目标激光散射特性时存在的问题.从激光目标散射特性定义和比较测量法原理入手,提出了解决大目标激光散射特性测量的2种理论方法和思路,获得的结论对工程实践中大目标激光散射特性的测量具有借鉴作用.

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。

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。

基于“猫眼”效应的激光主动成像探测系统性能分析

通过对调制对比度限制下的作用距离建模,文中分析了激光主动成像探测系统的性能。首先描述了系统组成,然后通过调制对比度的表达式导出了作用距离模型,最后根据“猫眼”目标和漫反射目标不同的特性分别进行了仿真计算。结果表明:激光主动成像探测系统基于“猫眼”效应探测时性能大大提高。

面向激光探测的精密光机系统研制及应用

面向激光探测需求,创建了涵盖“光学设计-结构设计-元件制造-装调集成-性能评价和应用”的精密光机系统全环节研发平台。发展了“光学设计-结构设计-力热学设计”高效耦合的综合设计方法,建立了基于光机误差分解的精密装配集成方法,形成了透射光学系统定心装调、反射光学系统的高精度集成装配流程和技术,配备了光学系统波前和成像性能检测仪器,支撑了多种复杂功能的精密光机系统的研制。本文全面梳理了同济大学面向激光探测需求的精密光机系统和仪器研制方面的科研工作,针对我国“星光Ⅲ”强激光装置的探测需求,研制了首套联合视频合成孔径雷达和扫描光学高温计的主被动复合诊断装置和辐射高温光学测量系统,共同为“星光Ⅲ”开展超高压物态方程实验提供了技术支撑与诊断测试手段。面向海环境下目标与环境激光散射特性的测量需求,研制了发散光激光雷达散射截面测量装置和双功能平行光LRCS激光测量装置,实现了模拟海环境下标准散射体与海环境的激光散射特性的精确测量,为超低空激光雷达研制提供了数学模型和实验数据。

球形合作目标折射率对激光雷达散射截面影响研究

将Lambert-Beer定律引入双向反射分布函数,推导出一种适用于球形合作目标后向激光雷达散射截面的数学计算模型,并以此为理论基依据,建立了用于测量微珠合作目标后向激光雷达散射截面的实验系统,利用该实验系统,开展了对不同材料球形合作目标回波信号相对强度的光谱数据测量,同时采集50 mW、80 mW和300 mW这三个典型发射光功率所对应球形合作目标处的光斑图像。根据光谱数据分析,计算得到不同材料微珠合作目标的后向激光雷达散射截面。研究结果表明,折射率为1.46、1.51、1.93的球形合作目标的激光雷达散射截面均随着激光功率的增加而呈现出线性增长的趋势;当激光功率一定时,折射率为1.93的球形合作目标的激光雷达散射截面要明显大于折射率为1.46和1.51球形合作目标的激光雷达散射截面,该研究结论为激光雷达散射截面的理论研究和实验测量提供一定的理论依据和数据参考。

基于面元模型的目标光散射计算

利用3DMAX对目标进行几何建模,输出3ds格式的数据文件,物体表面用三角面元模型描述并网格划分,构建风云卫星模型.结合基尔霍夫近似理论对常见典型物体及风云卫星模型的光散射角分布进行了计算,得出了不同形状的特征信息,并得出风云卫星不同部位的光散射特性与材料参数的关系.

复杂目标激光雷达散射截面一体化计算研究

复杂目标的激光雷达散射截面(LRCS)一直以来是激光探测和隐身中很重要的一个参数。对于LRCS计算的理论方法已经比较成熟,但是在将目标建模、目标表面材料涂覆、且标整体LRCS计算相结合的一体化设计方面,还存在一些有待解决的问题。针对该问题,介绍了一种基于Unigraphics造型软件,结合图形电磁计算(GRECO)以及双向反射分布函数(BRDF)模型的复杂目标(涂覆)LRCS计算软件的一体化开发方法。计算实例表明,使用这种方法,程序的一体化设计效果良好,而且具有较高的计算精度和准确性。

空间目标光学散射特性研究进展

空间目标光学散射特性建模与分析是空间光学监视系统论证设计、性能评价的前提和基础。以空间目标的可见光与激光散射特性为主要研究对象,分析了空间目标光学散射特性的基本研究内容和方法,介绍了国内外应用于卫星表面材料的比较典型的BRDF模型,从卫星表面材料BRDF测量与建模、目标可见光散射特性测量与仿真计算和空间目标LRCS测量与仿真计算三个方面,介绍了国内外典型研究单位的研究成果以及下一步的研究发展方向。可为空间目标光学特性研究思路与方法提供借鉴。