近年來(lái)相干激光雷達(dá)憑借其在微弱回波信號(hào)高靈敏度探測(cè)能力優(yōu)勢(shì),已在測(cè)風(fēng)、戰(zhàn)場(chǎng)偵查、弱小目標(biāo)探測(cè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。與直接探測(cè)相比,其探測(cè)靈敏度約高1-2個(gè)數(shù)量級(jí),能先天抑制背景噪聲,一直是國(guó)際研究熱點(diǎn)。本論文圍繞脈沖外差相干激光成像雷達(dá)微弱回波信號(hào)檢測(cè)提取展開(kāi)研究,分別從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面研究回波信號(hào)檢測(cè)能力和適用范圍,對(duì)實(shí)際相干激光雷達(dá)信息處理應(yīng)用起到理論指導(dǎo)作用。首先,通過(guò)對(duì)比分析脈沖外差相干激光雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)提取方法,設(shè)計(jì)了基于時(shí)頻域變換的脈沖外差回波信號(hào)檢測(cè)提取總體方案,重點(diǎn)研究外差回波噪聲抑制和傅里葉變換提取差頻信號(hào)方法,確立了信號(hào)檢測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。其次,為了驗(yàn)證和評(píng)估時(shí)頻信號(hào)檢測(cè)提取方法,設(shè)計(jì)和建立了脈沖外差激光雷達(dá)仿真系統(tǒng)模型,能獲得與實(shí)際脈沖外差信號(hào)特性一致的仿真回波波形,在此基礎(chǔ)上評(píng)估了時(shí)域峰值法、頻域FFT和小波噪聲抑制等方法,經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,在信噪比為6d B時(shí),頻域處理算法可以使系統(tǒng)探測(cè)概率比在時(shí)域處理高出近19%,目標(biāo)還原度要比時(shí)域處理高出14.25%;在高噪比為12d B時(shí),頻域處理算法可以使系統(tǒng)探測(cè)概率比在時(shí)域處理高出近25%,頻域處理下的目標(biāo)還原度要比時(shí)域處理... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

CV990上雷達(dá)裝置[8]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-2-對(duì)于傳統(tǒng)探測(cè)方式的優(yōu)越性能[7]。相繼在1984年，美國(guó)的NASA[8]將一臺(tái)脈沖波長(zhǎng)為10.6μm的激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)安裝在了Convair990上，同時(shí)進(jìn)行了飛行實(shí)驗(yàn)。其裝置圖如圖1-1所示。圖1-1CV990上雷達(dá)裝置[8]1989年，Kavaya等人[9]研制了一套1.06μm的脈沖相干激光雷達(dá)系統(tǒng)，并進(jìn)行了外場(chǎng)測(cè)風(fēng)實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)的單脈沖能量約為5mJ，脈沖寬度為500ns，重復(fù)頻率為10Hz，速率分辨率為0.42m/s，探測(cè)最大探測(cè)距離可達(dá)3.75km。2001年，日本的三菱電機(jī)有限公司[10]研制開(kāi)發(fā)出一套脈沖相干測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)，其波長(zhǎng)主要在1.54μm波段，激光單脈沖的能量為10.9mJ，脈沖寬度為228ns，其重復(fù)頻率設(shè)置為15Hz。系統(tǒng)的裝置外觀如圖1-2所示。本系統(tǒng)使用非相參積累的方法對(duì)300個(gè)脈沖回波信號(hào)進(jìn)行積累處理，且探測(cè)范圍可達(dá)1.4km。系統(tǒng)的最大有效探測(cè)距離為5km，測(cè)速的精度為0.14m/s。圖1-2三菱公司研制的脈沖外差激光雷達(dá)[10]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-同樣是三菱公司在2012年，又新研發(fā)出一套探測(cè)距離大于30km的脈沖相干激光雷達(dá)系統(tǒng)[11]，系統(tǒng)的發(fā)射峰值功率為2.4kw，脈沖寬度為580ns，重復(fù)頻率為4kHz，由系統(tǒng)探測(cè)到的外差信號(hào)按照距離分成若干個(gè)距離門(mén)，通過(guò)頻域快速傅里葉分析方法進(jìn)行非相干疊加處理來(lái)提高系統(tǒng)的探測(cè)概率及速度精度。其研制的系統(tǒng)框圖如圖1-3所示。圖1-3超遠(yuǎn)距離脈沖相干激光雷達(dá)框圖[11]2002年，英國(guó)的Pearson[12]等人基于全光纖技術(shù)，研制開(kāi)出一套1.548μm波段的脈沖相干測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)，其單脈沖能量為50μJ，脈沖寬度設(shè)置為24ns，重復(fù)頻率為50kHz，有效探測(cè)距離為500m，在進(jìn)行30000發(fā)激光脈沖非相干累積的情況下，測(cè)量的速度精度為0.29m/s。其裝置系統(tǒng)框圖如圖1-4所示。圖1-41.5μm脈沖外差激光雷達(dá)系統(tǒng)[12]相對(duì)的來(lái)看，我國(guó)在脈沖外差激光雷達(dá)的研究方面起步較晚，現(xiàn)有中國(guó)科技技術(shù)大學(xué)、中國(guó)海洋大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所等一些單位在脈沖外差激光雷達(dá)系統(tǒng)研制方面，也取得了一定的科研成果。2012年中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所[13]研制了一套1064μm波段的用于測(cè)


本文編號(hào)：2993692