GM-APD啁啾幅度调制激光雷达对遮蔽目标的成像研究

论文摘要

激光雷达在精确跟踪、瞄准和定位、通讯、探测、大气研究等诸多方面均有广泛的应用,它已成为目前高科技领域研究的重点之一。但是现在的军事战争中无人机的侦查,导弹的制导等诸多任务都受到了遮蔽物的影响,不能及时准确的发现、判断重要目标,这将贻误战机,极大地削弱了我军的战斗力。基于盖革模式雪崩光电二极管作为探测器的新型激光雷达体制提出以来,在多次试验中都发现了很好的抗遮蔽性能,这为战场上遮蔽目标成像技术提供了很好的发展空间。本文主要研究了Gm-APD啁啾光子激光雷达的测距精度,并在此基础上对遮蔽目标的探测进行了深入的研究。本文首先调研了Gm-APD啁啾光子激光雷达的国内外研究现状,全面分析了当前研究背景,明确了该课题的研究目的与意义,并在比较分析了当前该领域的研究前沿的基础上确定本文的研究内容。其次本文深入的研究了Gm-APD啁啾光子雷达系统的工作原理,针对死时间限制采样率和调制宽度,从而影响测距精度的问题,对啁啾调制光子雷达的系统中频后处理算法进行了最小方差无偏估计方法的改进,这种方法有效地提高了Gm-APD啁啾光子雷达的测距精度。最后本文还对遮蔽目标的探测进行了深入的研究,根据遮蔽情况的不同,将遮蔽分为软遮蔽和硬遮蔽两种情况:针对软遮蔽目标采用阈值法来提取遮蔽物后的目标;针对硬遮蔽目标采用最大值滤除遮蔽物数据点以及利用二阶导数寻找局部平整的目标区域的方法进行感兴趣目标的提取。最后进行了仿真分析,仿真结果表明,这两种方法针对不同情况都有很好的遮蔽目标成像效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题的研究现状及其分析
• 1.2.1 遮蔽目标成像及其信号提取的发展
• 1.2.2 基于Gm-APD探测器的光子雷达体制的发展
• 1.2.3 该领域国内外研究现状的分析
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 啁啾调制光子雷达系统
• 2.1 啁啾光子雷达系统的工作原理
• 2.2 Gm-APD探测器的工作原理
• 2.3 Gm-APD的外围电路
• 2.3.1 Gm-APD的外围抑制电路
• 2.3.2 Gm-APD计时电路
• 2.4 激光雷达系统的性能评价指标
• 2.4.1 探测概率
• 2.4.2 虚警概率
• 2.5 本章小结
• 第3章 啁啾光子雷达提高测距精度的研究
• 3.1 啁啾调制光子雷达接收系统理论分析
• 3.1.1 啁啾调制光子雷达接收系统结构及工作原理
• 3.1.2 啁啾光子雷达回波信号理论推导
• 3.1.3 啁啾光子雷达测距精度分析
• 3.2 提高测距精度的方法
• 3.3 提高测距精度方法的仿真结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 软遮蔽目标的信号的提取
• 4.1 后向散射的计算
• 4.2 噪声的离散傅里叶变换的计算
• 4.3 信号的提取及其评价
• 4.4 本章小结
• 第5章 硬遮蔽目标的成像研究
• 5.1 硬遮蔽目标的检测处理过程
• 5.1.1 回波数据点的记录
• 5.1.2 最大值滤除的方法去掉遮蔽物数据点
• 5.1.3 二阶导数寻找局部平整的目标区域
• 5.1.4 阈值的选取
• 5.2 硬遮蔽目标成像的仿真研究
• 5.2.1 线性遮蔽目标成像仿真
• 5.2.2 非线性遮蔽目标成像仿真
• 5.2.3 高遮蔽度目标的成像研究
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢