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基于调制技术的机载激光水下探测技术的仿真研究

李沛铮  
【摘要】:激光雷达水下探测技术利用蓝绿激光在水中传播的窗口效应,对水下目标快速探测。探测信号经过浑浊的海水,回波信号中除了含有目标反射信号之外还有大量的后向散射杂波,大量的后向散射杂波淹没了目标信号,限制了系统的探测性能。改善系统的信噪比和分辨率是本文研究重点。主要工作有以下四点:1、介绍了论文的研究背景和国内外机载激光雷达水下探测系统的研究现状,接着介绍了海水光传输特性和相应的海水信道模型。使用Matlab仿真研究了几种新的调制方法和信号处理方法,使用信噪比和对比度的概念来评价仿真结果。2、介绍了微波雷达中脉冲压缩的概念,分析了线性调频脉冲信号及其信号处理方法。基于线性调频信号可以提高探测精度和分辨率的优势,我们提出线性调频脉冲调制激光脉冲的方法,对此方法产生的回波信号用脉冲压缩滤波器(或者叫匹配滤波器)处理,仿真结果证明这种探测手段提高了目标对比度。我们对水下探测两个目标的情况进行了仿真,结果证明线性调频脉冲调制方法有较高的时间分辨率,也讨论了调制起始频率对探测结果的影响并给出了合适的调频范围。3、本文还研究了双余弦叠加幅度调制激光脉冲的方法,并针对此调制方法,介绍了双二重相关的概念,仿真分析了带通滤波器、二重相关和双二重相关检测等信号处理方法,仿真结果表明双二重相关抑制后向散射噪声的效果更明显。4、我们把线性调频脉冲调制和双余弦叠加调制两种调制手段做了对比,列出了二者的相同点和差异点并提出以后要改进的地方。与余弦调制激光雷达水下目标探测相比,线性调频脉冲调制技术加匹配滤波器的方法可以有效提高水下目标的峰值比和距离分辨率。同时双余弦叠加调制方法加双二重相关的方法在改善峰值比方面也具有一定的优势。这两种调制方法对于提高机载激光雷达水下目标探测的性能(精度和深度)具有一定的实际意义。


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