本文關(guān)鍵詞：激光雷達(dá)回波信號(hào)處理技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自從Duntley等人發(fā)現(xiàn)海水藍(lán)綠窗口(海水對(duì)450 nm-580 nm波段的藍(lán)綠光的衰減比對(duì)其他波段光的衰減要小很多)后,Hickman和Hogg又論證了機(jī)載激光水下目標(biāo)探測(cè)的可行性,從此打開了人們利用光電技術(shù)進(jìn)行水下探測(cè)的大門,使得激光水下探測(cè)技術(shù)成為各國(guó)爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。激光水下探測(cè)系統(tǒng)在我國(guó)截至目前仍然處于實(shí)驗(yàn)室研究和實(shí)驗(yàn)分析階段。本文基于實(shí)驗(yàn)室水下探測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ),對(duì)激光水下探測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行比較深入地研究,通過對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行高斯多峰擬合,提高系統(tǒng)測(cè)距精度,并獲得一些水質(zhì)參數(shù)。本課題對(duì)實(shí)驗(yàn)室已有的激光水下成像系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),主要是回光探測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)。探測(cè)器采用SPM陣列,輸出信號(hào)經(jīng)放大、濾波等環(huán)節(jié)送到高速采集、記錄系統(tǒng),通過PC機(jī)對(duì)波形進(jìn)行處理。編寫的上位機(jī)程序可控制采集回波信號(hào)的序列長(zhǎng)度和采集次數(shù)。此系統(tǒng)可看作為全波形激光雷達(dá)�；贛onte Carlo方法,對(duì)激光回波信號(hào)的形成過程進(jìn)行仿真,詳細(xì)分析了光的傳輸過程,將光的傳輸過程分為:激光在大氣中的傳輸、大氣與海水界面的傳輸、海水中的傳輸、海底的反射、海水與大氣界面的傳輸、探測(cè)器接收。通過設(shè)定不同參數(shù),得到不同的仿真信號(hào),有利于分析各項(xiàng)參數(shù)對(duì)回波信號(hào)的影響,為海底反射信號(hào)的提取提供了理論依據(jù)。由于系統(tǒng)是全波形激光雷達(dá),輸出信號(hào)是一維回波波形,通過對(duì)回波信號(hào)的處理,不僅能獲得目標(biāo)的距離信息,還能夠通過本文提出的方法求取水質(zhì)的衰減系數(shù)、目標(biāo)反射率信息等。通過對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行高斯多峰曲線擬合,得到發(fā)射激光脈沖和目標(biāo)回波激光脈沖,獲得各個(gè)脈沖的位置、峰值、脈寬等信息,為后續(xù)目標(biāo)識(shí)別奠定技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)通過高斯多峰曲線擬合,測(cè)距精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。擬合得到的目標(biāo)回波激光脈沖與發(fā)射激光脈沖幅值作比,得到目標(biāo)表面各點(diǎn)的反射率信息,然后將反射率信息用偽彩色顯示,作為目標(biāo)的灰度圖,該灰度信息可用來(lái)對(duì)不同目標(biāo)進(jìn)行區(qū)分。提出對(duì)激光雷達(dá)采集到的回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理,求取水的漫射衰減系數(shù),進(jìn)而通過漫射衰減系數(shù)與衰減系數(shù)的關(guān)系求出海水衰減系數(shù)的方法。該方法可以快速測(cè)量大面積海域的水質(zhì)參數(shù),但是精度不高,需要對(duì)所求系數(shù)進(jìn)行校正。
【關(guān)鍵詞】：全波形激光雷達(dá) Monte Carlo 高斯多峰擬合 衰減系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN958.98
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 研究背景和意義11-13
• 1.1.1 研究背景11-13
• 1.1.2 研究意義13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)進(jìn)展概述14
• 1.2.2 國(guó)外進(jìn)展概述14-17
• 1.2.2.1 初始階段14-16
• 1.2.2.2 發(fā)展階段16
• 1.2.2.3 實(shí)用階段16-17
• 1.3 激光水下探測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)17-18
• 1.4 典型激光水下探測(cè)系統(tǒng)介紹18-20
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)20-22
• 第2章 機(jī)載激光水下探測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22-35
• 2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23
• 2.2 光學(xué)子系統(tǒng)23-28
• 2.2.1 光學(xué)發(fā)射子系統(tǒng)23-25
• 2.2.2 光學(xué)接收子系統(tǒng)25-28
• 2.2.2.1 光電倍增管25-26
• 2.2.2.2 硅光電倍增管26-28
• 2.2.2.3 SPM讀出電路28
• 2.3 掃描子系統(tǒng)28-31
• 2.4 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)31-32
• 2.5 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性能指標(biāo)32-33
• 2.6 外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)33-34
• 2.7 本章小結(jié)34-35
• 第3章 激光束在大氣和海水中傳輸特性的研究35-49
• 3.1 光學(xué)參數(shù)的基本定義35-36
• 3.2 激光在大氣中的傳輸特性研究36-40
• 3.2.1 大氣的空間組成36
• 3.2.2 激光在大氣中的傳輸特性36-40
• 3.2.2.1 大氣的吸收37-38
• 3.2.2.2 大氣的散射38
• 3.2.2.3 大氣中光衰減指數(shù)定律38-39
• 3.2.2.4 大氣湍流39-40
• 3.3 激光在大氣 海水界面的傳輸特性分析40-42
• 3.3.1 平靜海面的反射率40-41
• 3.3.2 海面泡沫的反射率41
• 3.3.3 風(fēng)浪對(duì)海面反射率的影響41-42
• 3.4 激光光束在海水中的傳輸特性分析42-48
• 3.4.1 海水的光學(xué)參數(shù)42
• 3.4.2 激光在海水中的衰減特性42
• 3.4.3 激光在海水中的吸收特性42-43
• 3.4.4 光在海水中的散射特性43-44
• 3.4.4.1 海水本身對(duì)激光束的散射43-44
• 3.4.4.2 懸浮粒子的散射44
• 3.4.4.3 常用體散射函數(shù)44
• 3.4.5 波浪模擬44-46
• 3.4.6 外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)遇到的問題46-47
• 3.4.7 解決方法47-48
• 3.4.8 我國(guó)海域水質(zhì)分布48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 機(jī)載激光水下探測(cè)中回波信號(hào)形成的蒙特卡羅仿真49-57
• 4.1 蒙特卡羅(MONTE CARLO)方法49-50
• 4.2 回波信號(hào)形成的蒙特卡羅仿真50-56
• 4.2.1 大氣中的傳輸及大氣與海水界面的傳輸50-51
• 4.2.2 海水中的傳輸51-52
• 4.2.3 海底反射52-53
• 4.2.4 海水與大氣界面?zhèn)鬏?/span>53
• 4.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析53-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 第5章 激光雷達(dá)回波信號(hào)處理技術(shù)57-81
• 5.1 實(shí)際獲得的回波信號(hào)57-58
• 5.2 如何提取海底反射信號(hào)58-61
• 5.3 動(dòng)態(tài)范圍壓縮方法61-62
• 5.4 回波波形去畸變62-67
• 5.5 脈沖激光照射在傾斜表面上的反射特性67-72
• 5.5.1 回波建模與特性分析67-72
• 5.5.2 仿真結(jié)果72
• 5.6 高斯多峰曲線擬合72-77
• 5.7 三維構(gòu)建77-79
• 5.8 本章小結(jié)79-81
• 第6章 激光在水中衰減系數(shù)的獲取81-92
• 6.1 研究現(xiàn)狀81-85
• 6.1.1 ac 981-83
• 6.1.2 HydroScat 683-85
• 6.2 國(guó)外機(jī)載激光測(cè)深系統(tǒng)中實(shí)際的水質(zhì)測(cè)量方法85-86
• 6.3 通過賽奇盤(SECCHI DISK)估計(jì)海水衰減系數(shù)86-87
• 6.4 本系統(tǒng)對(duì)海水衰減系數(shù)的獲取87-91
• 6.5 本章小結(jié)91-92
• 第7章 總結(jié)與展望92-95
• 7.1 論文的創(chuàng)新點(diǎn)92
• 7.2 系統(tǒng)改進(jìn)建議92-93
• 7.2.1 關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)92
• 7.2.2 系統(tǒng)各組成部分的改進(jìn)建議92-93
• 7.3 研究展望93-95
• 參考文獻(xiàn)95-100
• 作者簡(jiǎn)歷100-101
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果101-102
• 致謝102-103

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2 孔令劍;朱桂芳;姜從群;;激光超聲光學(xué)檢測(cè)應(yīng)用[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2010年01期

3 江壽平;;激光與分子生物學(xué)[J];應(yīng)用激光;1981年03期

4 ;《兵器激光》1982年總目錄[J];兵器激光;1982年06期

5 孫景文;地基激光通往太空的橋梁-激光導(dǎo)引星[J];激光雜志;1991年06期

6 陳五高，李健，李蔚，薜靜，張昌旭，朱苒，沈嶸，周景晨;激光治癌研究[J];光電子·激光;1994年02期

7 ;首套多功能激光治癌設(shè)備通過評(píng)審[J];光電子技術(shù)與信息;2000年04期

8 秦梅香,朱菁;調(diào)Q激光去除紋身[J];應(yīng)用激光;2001年02期

9 程玉寶,王炳健,劉上乾;一種提高激光波長(zhǎng)測(cè)量精度的改進(jìn)算法[J];光子學(xué)報(bào);2003年09期

10 田彬;鄒萬(wàn)芳;何真;劉淑靜;宋峰;;脈沖Nd:YAG激光除漆實(shí)驗(yàn)[J];清洗世界;2007年10期

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1 張其土;王庭慰;花超;王麗熙;;高強(qiáng)度防1.06μm波長(zhǎng)激光PC材料[A];第十屆全國(guó)青年材料科學(xué)技術(shù)研討會(huì)論文集（C輯）[C];2005年

2 黨釗;陳德懷;王超;李小群;陳驥;;用于同步高功率固體激光的高精度時(shí)鐘發(fā)生技術(shù)研究[A];第三屆全國(guó)虛擬儀器大會(huì)論文集[C];2008年

3 張風(fēng);;激光的生物學(xué)效應(yīng)與波長(zhǎng)選擇[A];中國(guó)眼底病論壇·全國(guó)眼底病專題學(xué)術(shù)研討會(huì)論文匯編[C];2008年

4 邵宏偉;方占軍;孟飛;王強(qiáng);張行;劉香斌;鄒玲丁;沈雪萍;;可調(diào)諧半導(dǎo)體激光(ECDL)在超精密測(cè)距上的應(yīng)用[A];2007'中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)交流大會(huì)論文集（二）[C];2007年

5 王世績(jī);顧援;;X光激光實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（1999）[C];1999年

6 楊述斌;彭復(fù)員;;激光水下目標(biāo)回波探測(cè)技術(shù)[A];2008中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)進(jìn)展大會(huì)論文集（Ⅰ）[C];2008年

7 楊瑞科;馬春林;韓香娥;蘇振玲;鑒佃軍;;激光在大氣中傳輸衰減特性研究[A];2007年光電探測(cè)與制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2007年

8 潘教青;劉峰奇;王圩;王占國(guó);;激光氣體傳感技術(shù)與應(yīng)用[A];光纖材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（試點(diǎn)）推進(jìn)暨學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2012年

9 李征燕;孫國(guó)強(qiáng);楊東平;;基于DSP的激光波長(zhǎng)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[A];2010振動(dòng)與噪聲測(cè)試峰會(huì)論文集[C];2010年

10 Gregory S.Keller;朱金土;;用Pixel像束激光進(jìn)行無(wú)創(chuàng)換膚治療[A];浙江省中西醫(yī)結(jié)合學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)美容專業(yè)委員會(huì)第三次學(xué)術(shù)年會(huì)暨省級(jí)繼續(xù)教育學(xué)習(xí)班資料匯編[C];2007年

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1 王姣;激光到底會(huì)不會(huì)損傷視網(wǎng)膜？(上)[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

2 本報(bào)記者 劉洪宇;神奇激光與裝備制造[N];遼寧日?qǐng)?bào);2007年

3 主講人 光學(xué)專家 激光三高治療儀發(fā)明人 北京正安激光研究院院長(zhǎng) 吳小光　博士;激光：徜徉于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[N];人民政協(xié)報(bào);2011年

4 天佑;激光對(duì)食品包裝的影響[N];中國(guó)包裝報(bào);2011年

5 林其水;食品軟包裝中的激光劃線技術(shù)[N];中國(guó)包裝報(bào);2008年

6 張巍巍;激光微噴射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)痛注射[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

7 束洪福;測(cè)量地球到月球之間距離誤差小于發(fā)絲[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

8 組稿 王毅俊;激光 讓生活更美好[N];上海科技報(bào);2010年

9 周前進(jìn);多功能激光治癌機(jī)在我國(guó)武漢研制成功[N];大眾衛(wèi)生報(bào);2000年

10 中科院力學(xué)所 楊明江;讓鋼板性能更優(yōu)良[N];中國(guó)冶金報(bào);2001年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王萌;金屬絡(luò)合物激光三維物化改性技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2011年

2 張俊;半導(dǎo)體激光線陣合束光源及外腔反饋光譜合束技術(shù)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2013年

3 邱化冬;基于條碼質(zhì)量的直接標(biāo)刻激光參量與物理機(jī)制的研究[D];山東大學(xué);2011年

4 董利明;金屬焊接殘余應(yīng)力的激光超聲無(wú)損檢測(cè)研究[D];南京理工大學(xué);2012年

5 周立敏;基于激光后向散射的多光束風(fēng)場(chǎng)位移測(cè)量及弱信號(hào)相關(guān)檢測(cè)技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2012年

6 顏洪雷;紅外與激光復(fù)合探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所）;2014年

7 林丹;真空激光有質(zhì)動(dòng)力加速機(jī)制和物理特性的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

8 謝雪康;雙向空間交會(huì)對(duì)接激光搜索跟蹤技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2003年

9 余卿;激光并行共焦測(cè)量系統(tǒng)的并行光源研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2011年

10 蔣燕義;超窄線寬激光及其在光鐘中的應(yīng)用[D];華東師范大學(xué);2012年

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1 黃國(guó)秀;激光與金屬相互作用的溫度場(chǎng)分析[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2008年

2 趙娜;固體激光相干合束的數(shù)值模擬及激光位相探測(cè)方法研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2008年

3 程昌;激光劃痕儀檢測(cè)裝置及試驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2008年

4 譚項(xiàng)林;激光超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

5 袁良;激光微能量檢定/校準(zhǔn)技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

6 周玉龍;激光預(yù)警器的設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2003年

7 楊寶森;激光主動(dòng)成像系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

8 張興奎;激光功率檢測(cè)技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2009年

9 馬麗芳;檢測(cè)激光超聲的線偏振光外差干涉系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2007年

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  本文關(guān)鍵詞：激光雷達(dá)回波信號(hào)處理技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：402558