后向散射对主动探测的影响机理研究

发布时间：2019-10-17 16:13

【摘要】：根据是否对目标进行照明可以将目前的目标探测方式分为被动探测和主动探测。被动探测依靠目标自发光或者反射周围环境光(如太阳光等)来进行探测,因此具有良好的隐蔽性,但其对环境光依赖过强,在黑暗环境或者天气条件较差的情况下有可能无法对目标进行有效地识别和跟踪。主动探测是对目标进行主动照明并对目标反射回波进行接收、成像的一种探测方式。由于其提高了目标回波强度,且探测不依赖目标反射环境光,因此在远距离目标探测、小暗目标探测等领域上体现出了独特的优势。在主动探测过程中,系统发射的激光在大气中传输时会受到大气分子和气溶胶粒子的多方向的散射,其中,后向散射会逆传输进入到探测系统中,给探测造成严重的干扰。因此,有必要对主动探测中后向散射进行系统的分析,并由此总结对后向散射的规避方法。本文主要针对主动探测系统以及其中后向散射对探测能力的影响进行了研究。首先,介绍了主动探测系统和探测过程,分析探测中受到的影响因素,包括大气干扰、激光功率和发散角、探测器参数等。推导了漫反射目标和猫眼目标的回波功率。然后建立了主动探测过程中的后向散射物理模型,并根据物理模型对系统接收的后向散射总功率和单个像元接收的后向散射功率进行了理论分析与推导,得到了其具体表达,并确立目标回波功率与后向散射功率比值为后向散射影响能力的衡量系数。对相关因素做了仿真计算,结果表明,系统接收的后向散射主要为近距离大气的散射,在同样的探测条件下,增大激光器和探测器距离可以大大减小后向散射对探测的干扰。设计实施了两次主动探测实验,对理论分析进行了系统级的验证,表明了理论分析的可靠性。最后对远距离目标的主动探测可行性方案做了讨论与分析,计算了目前技术条件下CCD成像探测和APD单光子探测在典型系统参数下的理论探测距离。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（光电技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN249

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本文编号：2550643