定 價:75 元
叢書名:國家出版基金項目“十二五”國家重點出版規(guī)劃項目
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- 作者:馬鵬閣,羊毅 著,左小謨,左群聲 編
- 出版時間:2017/12/1
- ISBN:9787118115055
- 出 版 社:國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TN958.98
- 頁碼:178
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《多脈沖激光雷達技術(shù)》針對激光目標探測,從實際工程應(yīng)用角度出發(fā),較詳細地闡述了多脈沖激光測距及單光子測距兩種體制下的系統(tǒng)組成、工作原理、測距方程、激光目標信號模型、回波信號處理技術(shù)及目標探測算法等關(guān)鍵技術(shù),通過對兩種遠程激光目標探測體制的探討,力爭讓讀者對基于脈沖測距的激光雷達探測有直觀的認識和理解。
《多脈沖激光雷達技術(shù)》可作為從事激光雷達研制、生產(chǎn)和應(yīng)用的工程技術(shù)人員的參考書,也可作為大學(xué)生、研究生的專業(yè)用書。
本書從多脈沖信號出發(fā),分別介紹多脈沖數(shù)字式激光測距和微脈沖單光子激光測距兩種測距體制。兩種測距方式都以載流子的雪崩倍增效應(yīng)來放大光電信號作為關(guān)鍵技術(shù)。在內(nèi)容和編排上,重點突出兩者以基本測距方程為基礎(chǔ)構(gòu)建的作用距離模型和以雪崩光電二極管為基礎(chǔ)的信號處理電路。首先以脈)中激光雷達基本方程出發(fā),結(jié)合脈沖激光目標光探測過程中激光發(fā)射、傳播、反射與接收的光功率傳遞關(guān)系給出作用距離模型;然后根據(jù)光子計數(shù)原理分析了單光子測距中的激光能量傳輸這一關(guān)鍵技術(shù)。對光電探測器,介紹了APD器件線性模式和蓋革模式。
本書以脈沖激光測距雷達的目標信號為干線,緊密結(jié)合數(shù)字式脈沖測距和微脈沖單光子測距兩種測距體制,理論上以脈沖測距方程為基礎(chǔ),實踐中以雪崩光電二極管探測模式為線索,分析目標波形和目標回波信號實施目標探測。首先介紹激光大氣傳輸特性和光電探測器件以及相關(guān)電路關(guān)鍵技術(shù),接著分析測距方程以及測距模型。并模擬多脈沖激光目標動態(tài)信號,基于多脈沖激光實施目標檢測,最后實施目標精確定位。分層次體現(xiàn)激光測距原理及過程。力圖讓讀者對兩種測距體制及其關(guān)鍵技術(shù)有更加直接全面的了解。
本書共有6章。第1章介紹多脈沖激光目標探測和微脈沖單光子測距研究現(xiàn)狀、發(fā)展歷史、分類和應(yīng)用。第2章介紹早期模擬式激光測距機的組成及工作原理和現(xiàn)有數(shù)字式激光測距機的組成及原理,通過基本的測距方程構(gòu)建作用距離模型,最后介紹微脈沖單光子測距原理并分析其關(guān)鍵技術(shù)。第3章介紹激光大氣傳輸特性,計算并仿真激光傳輸大氣透過率以揭示大氣透過率與波長、地面能見度、海拔關(guān)系,背景輻射特性以及對背景輻射特性數(shù)值進行仿真,并對其抑制技術(shù)進行闡述。第4章主要介紹APD器件構(gòu)造及原理,依托其工作模式和性能參數(shù)設(shè)計關(guān)鍵探測電路并實驗驗證,對激光雷達探測工程具有實踐指導(dǎo)意義。第5章重點介紹目標信號原理,目標模擬器的實現(xiàn)以及模擬基于光學(xué)模型、信號模型、目標波形模型的三種激光目標信號。第6章主要闡述多脈沖激光目標檢測,結(jié)合實際中陽光背景雜波以及激光電源脈沖干擾,分析基于光子計數(shù)的PMF脈沖激光目標存在性二元假設(shè)檢驗、基于光子計數(shù)的脈沖激光目標檢測性能指標以及基于激光目標波形全部樣本聯(lián)合概率的目標檢測,然后介紹分類對激光目標DBT檢測和TBD檢測;在前面理論和實踐基礎(chǔ)上分析目標距離誤差,結(jié)合實際波形特點采取基于對稱小波及非對稱高斯擬合的TBD目標精確定位算法改善目標定位的精度。對目標波形進行PCA降噪、基于LDA鑒別特征矢量識別目標內(nèi)容進行了介紹。
感謝鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)及參與編寫的孫俊靈、金秋春、龐棟棟、張永紅等師生的支持,感謝洛陽電光設(shè)備研究所郝培育、袁帥映、臧佳、吳興國、陳雨等技術(shù)工作人員不遺余力的配合,作者馬鵬閣系航空經(jīng)濟發(fā)展河南省協(xié)同創(chuàng)新中心研究員,本書受到協(xié)同創(chuàng)新中心資助,還受到目標探測與識別河南省高?萍紕(chuàng)新團隊(171RTSTHN014)、目標探測與識別鄭州市重點實驗室、航空電子技術(shù)河南省工程實驗室、航空科學(xué)基金重點項目(2014ZC13004)的資助支持。
本書著重工程實踐,體系嚴密、層次分明,對激光雷達測距做了較為詳細的介紹。本書可作為大學(xué)生、研究生的專業(yè)參考書以及從事雷達工程人員的參考書。
在有限篇幅內(nèi),要概括激光測距雷達的諸多內(nèi)容,確實存在撰寫難度,書中或有不嚴謹之處,敬請讀者指教,作者在此表示感謝。
馬鵬閣,博士,鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院副教授,碩士生導(dǎo)師,河南省教育廳學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人,河南省青年骨***,目標探測與識別河南省高?萍紕(chuàng)新團隊帶頭人。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文二十余篇。主持航空基金重點項目,國防科技重點實驗室航空科學(xué)基金項目,省科技攻關(guān)、省高?萍紕(chuàng)新團隊、國防預(yù)研、國防技改等項目。主持獲得2014年河南省科技進步二等獎1項、2017年省科技進步三等獎1項。現(xiàn)主要從事機載遠程激光測距、低慢小目標探測與識別等方面研究。
第1章 脈沖激光目標探測的發(fā)展
1.1 多脈沖激光目標探測的研究與發(fā)展
1.2 微脈)中單光子激光測距的研究與發(fā)展
參考文獻
第2章 激光測距雷達的組成與工作原理
2.1 脈沖激光雷達系統(tǒng)組成
2.1.1 模擬式單脈沖激光雷達
2.1.2 多脈沖數(shù)字式激光雷達
2.2 多脈沖激光雷達方程及作用距離模型
2.2.1 脈沖激光雷達基本方程
2.2.2 脈沖激光雷達測距方程
2.2.3 作用距離模型
2.3 微脈沖單光子激光測距系統(tǒng)組成及工作原理
2.4 微脈沖單光子激光雷達測距技術(shù)理論分析
2.4.1 回波光子數(shù)計算方程
2.4.2 背景輻射光子數(shù)計算
2.4.3 回波光子數(shù)概率模型
2.4.4 探測概率和虛警率的計算
2.5 機載微脈沖單光子激光測距的關(guān)鍵技術(shù)分析
2.5.1 背景輻射抑制技術(shù)
2.5.2 關(guān)鍵技術(shù)分析
2.6 本章小結(jié)
參考文獻
第3章 激光大氣傳輸與背景輻射特性研究
3.1 激光大氣傳輸特性研究
3.1.1 大氣分子吸收
3.1.2 大氣分子散射
3.1.3 大氣氣溶膠的衰減
3.1.4 大氣湍流
3.1.5 激光大氣透過率
3.2 激光傳輸大氣透過率仿真計算
3.2.1 大氣透過率與波長的關(guān)系
3.2.2 大氣透過率與地面能見度的關(guān)系研究
3.2.3 大氣透過率與海拔的關(guān)系研究
3.3 背景輻射特性研究
3.3.1 目標對太陽光的反射
3.3.2 太陽光的大氣散射
3.3.3 不同測距路徑下的背景輻射特性
3.4 背景輻射特性數(shù)值仿真
3.4.1 太陽光譜輻照度數(shù)值仿真
3.4.2 太陽光譜輻亮度數(shù)值仿真
3.5 背景輻射抑制技術(shù)研究
3.5.1 距離選通
3.5.2 光學(xué)系統(tǒng)分光
3.5.3 光譜濾波和空間濾波
3.6 本章小結(jié)
參考文獻
第4章 光電探測器的應(yīng)用
4.1 光電探測器構(gòu)造及原理
4.1.1 光電倍增管
4.1.2 雪崩光電二極管
4.2 APD器件工作模式
4.2.1 APD線性模式
4.2.2 APD蓋革模式
4.3 APD性能參數(shù)
4.3.1 溫度對探測器的影響
4.3.2 過偏置電壓對探測器的影響
4.3.3 單光子探測器綜合評價
4.3.4 單光子雪崩二極管工作模式
4.4 單光子探測電路研究
4.4.1 單光子探測電路方案設(shè)計
4.4.2 溫控電路
4.4.3 單光子探測電路
4.4.4 單光子探測電路實驗驗證
……
第5章 多脈沖激光目標信號
第6章 多脈沖激光目標檢測
主要符號表
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