【摘要】：隨著空間態(tài)勢的不斷變化,對遠距離空間目標的成像探測和識別能力的需求不斷增長。相干激光主動成像技術突破傳統(tǒng)成像概念,采用激光主動照明并探測反射回波頻譜信息的方式,使成像分辨率不再受限于接收器口徑,能極大地提高成像分辨率。在對多種空間運動目標高分辨率成像時,有時要求達到亞角秒級的高跟蹤精度。然而,由于大氣湍流降低了遠程運動目標跟蹤系統(tǒng)的性能,使得湍流環(huán)境下對空間運動目標的精密跟蹤問題成為相干激光主動成像技術亟待解決的關鍵問題。本文在研究相干激光主動成像技術的基礎上,推導了三光束成像系統(tǒng)接收端探測到的能量公式,仿真并分析了目標頻譜信息量與頻譜分布、孔徑位置誤差、主動跟蹤誤差對相干激光主動成像質量的影響。以達到滿足成像質量要求的主動跟蹤精度為目的,給出了地基激光主動跟蹤系統(tǒng)總體設計思路,詳細地敘述了其APT(捕獲、指向、跟蹤)系統(tǒng)的工作原理,并分離出精跟蹤單元作為關鍵技術研究。闡述了激光主動跟蹤的相關大氣理論和解決方案,設計并搭建了激光主動精跟蹤的室內(nèi)實驗平臺,模擬出符合大氣湍流功率譜特性的波前整體傾斜信號,再運用自適應光學技術進行探測和校正。實驗結果證明:將高速傾斜鏡運用到精跟蹤中,可以有效抑制湍流、提高跟蹤精度。最后,對實際系統(tǒng)中的主動跟蹤誤差進行了分析。
[Abstract]:With the continuous change of space situation, the demand for imaging detection and recognition ability of long-distance space targets is increasing. Coherent laser active imaging technology breaks through the traditional imaging concept and adopts laser active lighting and detection of reflected echo spectrum information so that the imaging resolution is no longer limited to the receiver aperture and can greatly improve the imaging resolution. In the high resolution imaging of a variety of spatial moving targets, it is sometimes required to achieve the subangular second level of high tracking accuracy. However, because atmospheric turbulence reduces the performance of remote moving target tracking system, the problem of precise tracking of spatial moving targets in turbulent environment has become a key problem to be solved urgently in coherent laser active imaging technology. In this paper, based on the study of coherent laser active imaging technology, the energy formula detected by the receiver of three-beam imaging system is derived, and the effects of target spectrum information and spectrum distribution, aperture position error and active tracking error on the quality of coherent laser active imaging are simulated and analyzed. In order to meet the requirements of imaging quality, the overall design idea of ground-based laser active tracking system is given, the working principle of its APT (capture, pointing, tracking) system is described in detail, and the fine tracking unit is separated as the key technology. The related atmospheric theory and solution of laser active tracking are described, and the indoor experimental platform of laser active fine tracking is designed and built. The wavefront integral tilt signal which accords with the characteristics of atmospheric turbulent power spectrum is simulated, and then the adaptive optical technology is used to detect and correct it. The experimental results show that the application of high speed tilt mirror to fine tracking can effectively suppress turbulence and improve tracking accuracy. Finally, the active tracking error in the actual system is analyzed.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41;TN249

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本文編號：2503722