基于相关特性的水下连续激光后向散射测量方法研究

论文摘要

本文分析了蓝绿激光水下传输特性，并结合伪随机码的相关特性，提出了一种基于相关算法的水下蓝绿激光后向散射测量方法。该方法利用调制载有伪随机信息的蓝绿激光作为测量输出光信号，光信号经过水的后向散射作用，部分测量信号被散射回光源处被接收转换，转换后产生的电信号与相位可调的本地伪随机参考信号作相关运算，可以得到一条携带水体信息的后向散射水体本征曲线，通过适当的信息提取方法，即可获得相关水体信息。本文对激光在水下传播的多次散射模型进行了分析和简化，提出了一种激光在水下传播的等相位模型——等相位体；并对其进行了Matlab仿真验证，结果表明等相位体的模型符合基本的物理规律并具有一些重要性质。使用不同长度的伪随机m序列将会得到不同的相关极大值，而且随着伪随机码的级数的增加，相关极大值呈平方关系增加；相反地，相关极小值却保持不变。通过增加伪随机序列长度提高相关最大值，为解决激光在水下传输时信号能量衰减过大、信噪比过低问题提供了一种解决途径，同时还能提高测量过程中的最大无模糊距离，为水下测量和水下探测提供了一种可行的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题的研究目标
• 第2章 海水的光学性质
• 2.1 海水的光学性质概述
• 2.2 海水的光吸收特性
• 2.3 海水的光散射特性
• 2.3.1 纯水的光散射特性
• 2.3.2 纯海水的光散射特性
• 2.4 海水介质的其它重要固有光学特性参数
• 2.5 海水介质中散射效应的分类
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于相关特性的水下连续激光后向散射测量方法概述
• 3.1 伪随机码概述
• 3.1.1 伪随机码的定义
• 3.1.2 伪随机码的应用
• 3.1.3 m序列的产生
• 3.1.4 m序列的性质
• 3.2 基于相关特性的水下连续激光后向散射测量方法简述
• 3.3 硬件实现方案
• 3.4 本章小结
• 第4章 等相位体概念的提出与计算
• 4.1 等相位体概念提出的背景
• 4.2 等相位体概念提出的简化条件
• 4.3 等相位体参数方程的计算
• 4.4 基于等相位体概念后向散射光强度计算
• 4.5 本章小结
• 第5章 伪随机码调制的光强度相关计算仿真
• 5.1 测量过程的数学模型
• 5.2 Matlab/Simulink混合编程方法概述
• 5.2.1 Matlab语言简介
• 5.2.2 Simulink简介
• 5.2.3 Simulink建模方法
• 5.2.4 Matlab-Simulink联合仿真方法
• 5.3 Simulink图形仿真
• 5.3.1 Simulink主要仿真模块简介
• 5.3.2 Simulink图形编程
• 5.4 仿真结果及分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢