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《哈尔滨工业大学》 2006年
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远程激光跟踪雷达探测系统方案研究

肖雅  
【摘要】: 激光雷达和激光测距是激光最早的应用之一,也是激光在军事上的重要应用之一。近年来,随着高能激光武器(俗称激光炮)的发展,作为激光武器目标探测系统的远程跟踪激光雷达的研究,特别是对远程非扫描成像激光雷达的研究受到了各国的重视。 本课题所研究的远程激光跟踪雷达探测系统是为高能激光武器系统配套的目标距离-角度探测系统,最大测程为200km,具有一定的目标跟踪能力,与随动平台及雷达、红外跟踪系统共同组成高能激光武器系统的目标探测系统。 当前非扫描成像激光雷达的关键技术之一——带时间处理电路的焦平面阵列,各国尚处于研制阶段,虽有部分波段的阵列已经研制出来并用于激光雷达,但现阶段尚无法获得。因此本论文提出了微透镜阵列与光纤耦合探测器的方案。 在分析国内外非扫描成像激光雷达的发展现状后,本文通过研究激光的大气传输特性,并根据激光雷达方程,对影响探测性能的因素进行了分析,计算了探测器上激光能量。对系统的噪声特性、近程后向散射特性进行了分析,根据计算的信噪比分析了系统探测概率。在此基础上,确定了系统总体方案,并对各分系统的性能指标进行了分配。 在光学系统设计中,本文提出了使用衍射微透镜阵列与光纤耦合探测器的方案,分析了微透镜对提高探测性能的原理,推导了衍射微透镜阵列参数与能量利用率的关系,计算了本方案微透镜阵列与光纤的耦合关系,分析了激光雷达中使用微透镜阵列提高探测性能,防止在成像位置极差情况下探测失败的可行性;使用计算机辅助光学设计软件完成了光学系统设计,并进行了光学系统性能分析。 在电路设计中,计算了放大电路带宽,放大电路最佳增益值,分析了放大器增益控制范围及实现方法,并完成了有可控增益的放大电路的设计。给出了数字逻辑电路的工作流程。 通过对系统总体方案、光学系统方案和信号处理电路方案的分析,确定了本课题所提出方案的可行性,并对进一步的研究提供了可能的方向。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN958.98;TN953

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