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.

入射角对“猫眼”目标特性的影响

激光雷达截面(LRCS)能够综合表征目标激光散射特性,在激光主动探测系统论证设计、探测性能估算中有广泛的应用。从LRCS定义出发,建立了正入射与斜入射条件下离焦"猫眼"目标的LRCS模型,得到了正入射与斜入射条件下离焦"猫眼"目标的探测距离计算公式,讨论了目标LRCS及主动探测距离随入射角和离焦量变化的规律,对入射角和离焦量对目标LRCS和主动探测距离的影响进行了数值模拟,结果表明:入射角和离焦量的增大会引起"猫眼"目标有效照射面积和回波发散角变小,进而引起LRCS和激光主动探测距离变小。这为激光主动探测系统的设计和性能评价提供了必要的依据。

球型目标在不同波段的雷达散射截面

文中对球型目标在微波、红外、太赫兹等不同波段的雷达散射截面进行深入探讨,利用电磁波理论和红外辐射理论得到了理想金属球的微波雷达和朗伯球的激光雷达的散射截面的数学表达式,并在此基础上给出了球型目标太赫兹雷达散射截面的具体研究内容和研究方式,指出选用理想金属朗伯球体的目标作为太赫兹雷达散射截面的标准体,提出了"中值加权修正"的研究方法,并对方法的具体实施方案给予了阐述。

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 .

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。

激光隐身效果评估方法研究

激光隐身技术可以降低目标在激光工作波长处的反射特性,从而削弱敌方激光探测设备的探测能力,有效保护己方目标。对目标的激光隐身效果进行评估,对于激光隐身技术的发展和应用具有重要作用,激光雷达截面(LRCS)是描述目标对入射激光散射能力的物理量,根据战场激光信号的特点,提出利用目标隐身前后,目标激光雷达截面在不同反射方向的变化来描述激光隐身效果,对于处于研发阶段的隐身效果评估,以未隐身目标作为评估基准;对于处于应用阶段的隐身效果评估,以标准漫反射板作为评估基准,从而实现对目标激光隐身效果评估。该评估方法可以全面考核描述激光隐身效果,具有较好的操作性。

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。

近距离雾的激光多次散射模拟

为了满足精确快速获取雾的多次散射仿真需求,在近程雷达距离较近情况下,将雷达方程和Mie散射理论相结合,提出一种快速有效的激光多次散射计算方法.首先通过雾滴谱模型建立雾颗粒的几何模型,然后根据Mie散射理论获得的单个粒子的散射函数计算激光在雾模型中单个颗粒的一次散射和二次散射功率密度,结合雷达方程推导出雾的多次等效散射截面和散射系数计算函数.模拟计算表明:雾的激光二次等效散射截面与雾浓度的2/3次方成正比,二次散射系数随能见度增加的衰减比一次散射系数快.

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。

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.

两种非理想条件下LRCS测量结果的校正方法

分析了入射激光束光强分布不均匀以及目标对入射激光有脉冲展宽时对目标激光雷达散射截面测量的影响,推导出新的测量方程及激光雷达散射截面测量计算方法并应用于目标实测。结果表明:应用此方法避免了光束不均匀和脉冲展宽等因素对测量结果的影响,提高了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。

复杂大目标激光散射特性测量与评估技术研究

目标激光散射特性测量对于激光测量系统性能评价至关重要,针对复杂形状全尺度大型目标雷达散射截面的评估需求,开展外场测量试验,并利用测量经验和仿真计算对测量数据进行分析。结合仿真建模和缩比测量等目标散射特性评估方式的特点,提出了提高复杂大目标雷达散射截面外场试验测量精度的改进思路,为研究复杂大目标激光散射特性及建立雷达散射截面的有效评估途径提供借鉴。

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 。

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。

镜面反射目标激光雷达截面的估算方法

为了解决镜面反射目标激光雷达截面的工程计算问题 ,本文从激光雷达截面的定义出发 ,在具体分析镜面反射目标激光散射特性的基础上 ,提出了一种简便的适用于镜面反射目标的激光雷达截面的工程估算方法 ,该方法仅利用目标有效照射面积、散射光束发散角和目标后向反射比就可以估算得到镜面反射目标的激光雷达截面。本文还将该方法应用于两类典型的镜面反射目标 ,即激光角反射器目标和“猫眼”目标 ,得到了相应的激光雷达截面估算公式。该法计算结果与实测一致 。

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。

激光雷达截面在系统设计评价中的应用分析

讨论分析了激光雷达截面在激光测量系统设计评价中的应用。分析了激光雷达截面的物理意义 ,给出了目标激光雷达截面的计算、测量原理与方法 ,从激光雷达截面的理论定义出发 ,推导出普遍适用于各类激光测量系统和各种散射特性目标的基本测量方程 ,该方程利用激光雷达截面表征目标的激光散射特性。通过典型实例说明了该方程在激光测量系统设计评价中的应用。与其他用于表征目标激光散射特性的指标相比 ,激光雷达截面更容易通过计算或测量得到 ,且更适用于复杂散射特性目标 ,因此 ,在激光测量系统的设计评价中应采用由目标激光雷达截面表述的激光测量方程。