【摘要】：藍(lán)綠激光在水下的測(cè)距過(guò)程十分復(fù)雜,海水信道、目標(biāo)反射以及接收通道的動(dòng)態(tài)范圍會(huì)對(duì)回波信號(hào)的波形產(chǎn)生作用,出現(xiàn)信號(hào)展寬、延時(shí)及飽和等現(xiàn)象,對(duì)水下激光測(cè)距精度造成嚴(yán)重影響。本文通過(guò)建立水下激光測(cè)距仿真模型,對(duì)藍(lán)綠激光在海水中的測(cè)距精度和誤差展開(kāi)研究。按照海水成分及光學(xué)特性,計(jì)算海水對(duì)532nm綠光的吸收和散射系數(shù);用雙向反射函數(shù)(BRDF)描述非朗伯面的目標(biāo)反射特性,推導(dǎo)激光在海水中的目標(biāo)回波功率方程;分析了在不同目標(biāo)距離、入射角及海水水質(zhì)下目標(biāo)回波功率的變化規(guī)律及動(dòng)態(tài)范圍。分析了海水信道、目標(biāo)傾斜角和電路參數(shù)對(duì)激光回波信號(hào)的調(diào)制特性,在此基礎(chǔ)上,建立水下脈沖激光回波信號(hào)仿真模型,提出一種針對(duì)激光接收處理電路的系統(tǒng)誤差仿真方法,分析不同時(shí)刻鑒別方法的系統(tǒng)測(cè)距精度,作為后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。通過(guò)分析系統(tǒng)測(cè)距精度隨目標(biāo)距離及發(fā)射脈寬的變化規(guī)律,判定影響系統(tǒng)測(cè)距精度的主要誤差來(lái)源。以線(xiàn)性化模型推導(dǎo)時(shí)刻鑒別抖動(dòng)誤差與飽和漂移誤差的解析表達(dá)式,針對(duì)飽和漂移誤差提出相應(yīng)消減補(bǔ)償誤差的方法,結(jié)合復(fù)合時(shí)刻鑒別法建立飽和漂移誤差補(bǔ)償數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了飽和漂移誤差補(bǔ)償方法的有效性。設(shè)計(jì)制作測(cè)距電路,開(kāi)展水池實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證水下激光測(cè)距仿真模型的正確性,并根據(jù)仿真誤差修正測(cè)量結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明,測(cè)距系統(tǒng)在模擬海水中的測(cè)距范圍約為10m,測(cè)距精度優(yōu)于±0.3m。本文通過(guò)理論分析、仿真計(jì)算以及試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)水下脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)開(kāi)展了相關(guān)研究,研究成果可為藍(lán)綠激光在水下近程測(cè)距中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和設(shè)計(jì)參考。
【圖文】：

，、距離下恒比定時(shí)法及高通容阻法的定時(shí)誤差［２９］。逡逑分析國(guó)內(nèi)外誤差分析的研究現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)：（１）統(tǒng)計(jì)仿真法計(jì)算量大，且沒(méi)路動(dòng)態(tài)響應(yīng)對(duì)脈沖波形的影響，，本文將采用電路仿真法建立水下測(cè)距過(guò)程仿真某一系統(tǒng)參數(shù)對(duì)總體誤差的影響；（２）前人的誤差分析都是建立信號(hào)不飽和海水中目標(biāo)回波信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍很大，近距離時(shí)接收系統(tǒng)極容易飽和，本文和引起的誤差進(jìn)行分析并提出相應(yīng)補(bǔ)償方法。逡逑主要研宄內(nèi)容逡逑本文主要以水下藍(lán)綠激光引信為背景，開(kāi)展了水下激光近程測(cè)距技術(shù)的研究。如圖所示，首先分析了海水信道、目標(biāo)反射和電路放大對(duì)激光回波波形的調(diào)制水下脈沖激光回波信號(hào)數(shù)學(xué)模型；提出一種針對(duì)接收處理電路的系統(tǒng)誤差仿水下測(cè)距過(guò)程仿真模型，分析不同時(shí)刻鑒別方法的系統(tǒng)測(cè)距精度，作為系統(tǒng)考；通過(guò)分析系統(tǒng)測(cè)距精度隨目標(biāo)距離及發(fā)射脈寬的變化規(guī)律，找出影響系的主要誤差來(lái)源且提出相應(yīng)的補(bǔ)償方法；設(shè)計(jì)制作測(cè)距電路，并開(kāi)展驗(yàn)證實(shí)Ｉ邐ｉ逡逑

逡逑高通容阻的原理是檢測(cè)輸入信號(hào)的峰值點(diǎn)，雖然信號(hào)的幅值會(huì)改變，但信號(hào)峰值點(diǎn)逡逑的時(shí)刻不變，可以消除固定閾值時(shí)刻鑒別所帶來(lái)的漂移誤差。如圖２．２所示，輸入信號(hào)逡逑通過(guò)一個(gè)高通的容阻濾波電路，由于微分效應(yīng)，鐘形信號(hào)變成近似正弦波信號(hào)，極值點(diǎn)逡逑變?yōu)榱泓c(diǎn)，以此作為起止時(shí)刻點(diǎn)，將不受脈沖幅值的影響［３４］。逡逑ｃ邐＾一強(qiáng)光信號(hào)逡逑＂＾｜｜邋Ｉ邋Ｉ邐弱光信號(hào)逡逑１邋Ｉ逡逑圖２．２高通容阻法原理圖逡逑恒比定時(shí)法的基本原理是選定恒定的觸發(fā)比，定時(shí)點(diǎn)保持在信號(hào)幅度的恒定比例的逡逑位置，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是觸發(fā)點(diǎn)不會(huì)因?yàn)樾盘?hào)幅度變化而發(fā)生變化［２８］�；镜脑硪�(jiàn)圖逡逑２．３（ａ）所示，信號(hào)是回波脈沖經(jīng)電路放大后的回波信號(hào)，Ｋ⑷被分成兩路，一路經(jīng)逡逑過(guò)延遲變?yōu)樾盘?hào)延遲時(shí)間為另一路經(jīng)過(guò)衰減變?yōu)樾盘?hào)Ｆ２（0，衰減因子為逡逑兩路信號(hào)然后經(jīng)過(guò)比較器輸出零點(diǎn)位置，即為定時(shí)點(diǎn)ｋ位置。令信號(hào)＾邋＝邐其中逡逑Ｆ。為信號(hào)幅度
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2619159