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《哈尔滨工业大学》 2007年
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小型全固态激光雷达焦平面成像系统仿真

智晓龙  
【摘要】: 本文小型全固态焦平面成像激光雷达是以盖革模式(Geiger mode)雪崩光电二极管(APD)为探测器的三维成像雷达。比扫描式成像雷达有以下优点: 能够实现单次脉冲发射成像,时间短,可以安装在运动平台上,对伪装掩盖的目标在短时间内实现多次探测并获得多帧图像,然后通过叠加算法获得较清晰的目标图像。 本文首先介绍了有关雪崩光电二极管(APD)探测器的工作原理,及其探测概率模型,分析了单脉冲探测概率和多脉冲探测概率。 根据激光器的参数利用雷达方程定量计算了回波强度,为仿真工作提供可靠的现实依据。在本实验室原有目标场景库的基础上,添加了适合本文分析的目标模型,并进行了仿真实验。首先,为了分析距离反常,引入均方根误差评价法(RMSE),对表面结构不同目标进行了仿真探测,计算了本雷达系统受信噪比(SNR)的影响程度,并根据实验数据,拟合了RMSE-SNR曲线。第二,针对高斯光束在本雷达中成距离像做了仿真实验,通过与均匀光照射所成距离像的比较,得出了高斯光束在本雷达系统中成像的特点,并提出了生成用于仿真高斯强度像的高斯系数矩阵的算法。第三,针对相干光成像过程中总会受到散斑噪声的影响情况,设计了散斑影响距离像仿真方案,进行了仿真实验,通过与其它噪声(背景光、暗电流、散射回波)引起的距离像的距离反常做了比较分析。第四,对于接收机孔径与目标探测概率的关系,设计了仿真方案,编写了仿真程序,通过仿真实验得到了单脉冲和多脉冲情况下探测概率—接收机孔径的关系曲线。并且发现接收机孔径在其他参数确定的情况下,有最优孔径大小。最后,在第四章根据本雷达应用的特点,进行了应用方面的仿真实验,分析了在飞行平台没有抖动和有抖动的不同情况下的仿真结果。
【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】:2007
【分类号】:TN958.98

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