激光紅外共用探測器復(fù)合成像系統(tǒng)性能的研究.pdf

1、在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，日趨復(fù)雜的戰(zhàn)爭環(huán)境和科技的快速發(fā)展對于探測精度的要求越來越高，單一模式的探測方式已經(jīng)不能滿足需要。激光紅外復(fù)合探測成像激光雷達(dá)同時具有激光雷達(dá)的測距精度高，作用距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)和紅外探測的視場范圍大，測角精度高的優(yōu)勢，使對于目標(biāo)的識別跟蹤更加快速準(zhǔn)確，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈牽引，導(dǎo)彈反導(dǎo)，空間交會對接等多個領(lǐng)域。分體式激光紅外復(fù)合探測激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)成熟，但是由于其分離的激光探測和紅外成像系統(tǒng)，需要雙倍的能量，費(fèi)用等，共用探測

2、器激光紅外復(fù)合探測激光雷達(dá)體積輕便，無需分光，具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。探測精度測距分辨率是成像激光雷達(dá)的關(guān)鍵性能指標(biāo)，文章從該共用式HgCdTe APD探測器的器件噪聲，該系統(tǒng)成距離像原理以及目標(biāo)由于高速運(yùn)動產(chǎn)生的高溫三個方面討論該共用探測器激光紅外復(fù)合探測激光雷達(dá)的探測性能并提出了提高其探測性能的方法。
　　本論文通過單色波段HgCdTe APD探測器的基礎(chǔ)理論，根據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)激光紅外復(fù)合探測的HgCdTe APD器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析

3、該探測器在響應(yīng)激光和紅外光時的工作過程，并推導(dǎo)了該探測器件在進(jìn)行激光主動成像時的器件噪聲。分析表明，當(dāng)該HgCdTe APD進(jìn)行激光主動探測時，由于隔離區(qū)的存在，以及能帶大小的設(shè)定，此時該器件的內(nèi)部噪聲與響應(yīng)單色光APD探測器一致。
　　從該激光紅外復(fù)合探測系統(tǒng)的測距原理出發(fā)，對該系統(tǒng)在進(jìn)行激光成距離像時進(jìn)行了仿真模擬實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)在進(jìn)行激光主動探測成距離像時，測距縱向分辨率會隨著測量范圍的增大而減小，如果要保證測距范

4、圍，測距分辨率就降低，而且測距精確度也不高。針對該系統(tǒng)的此性能特點(diǎn)，本文提出了通過外加一條周期性變化電壓上升曲線來提高該系統(tǒng)的測距縱向分辨率，并通過模擬仿真對該方法進(jìn)行了驗(yàn)證，同時針對出現(xiàn)的問題提出了解決方法。模擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了確實(shí)提高了該系統(tǒng)激光主動探測時的測距分辨率和測距精度，并通過理論推導(dǎo)得出測距分辨率由0.15m提高到了0.015m。
　　最后，本文對目標(biāo)高溫給該系統(tǒng)進(jìn)行激光主動探測時帶來的影響進(jìn)行了研究。搭建了模擬實(shí)