小型全固態(tài)激光雷達(dá)焦平面成像系統(tǒng)仿真.pdf

1、本文小型全固態(tài)焦平面成像激光雷達(dá)是以蓋革模式(Geiger mode)雪崩光電二極管(APD)為探測(cè)器的三維成像雷達(dá)。比掃描式成像雷達(dá)有以下優(yōu)點(diǎn)：能夠?qū)崿F(xiàn)單次脈沖發(fā)射成像，時(shí)間短，可以安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，對(duì)偽裝掩蓋的目標(biāo)在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多次探測(cè)并獲得多幀圖像，然后通過(guò)疊加算法獲得較清晰的目標(biāo)圖像。本文首先介紹了有關(guān)雪崩光電二極管(APD)探測(cè)器的工作原理，及其探測(cè)概率模型，分析了單脈沖探測(cè)概率和多脈沖探測(cè)概率。根據(jù)激光器的參數(shù)利用雷達(dá)方程定

2、量計(jì)算了回波強(qiáng)度，為仿真工作提供可靠的現(xiàn)實(shí)依據(jù)。在本實(shí)驗(yàn)室原有目標(biāo)場(chǎng)景庫(kù)的基礎(chǔ)上，添加了適合本文分析的目標(biāo)模型，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。首先，為了分析距離反常，引入均方根誤差評(píng)價(jià)法(RMSE)，對(duì)表面結(jié)構(gòu)不同目標(biāo)進(jìn)行了仿真探測(cè)，計(jì)算了本雷達(dá)系統(tǒng)受信噪比(SNR)的影響程度，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬合了RMSE-SNR曲線。第二，針對(duì)高斯光束在本雷達(dá)中成距離像做了仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)與均勻光照射所成距離像的比較，得出了高斯光束在本雷達(dá)系統(tǒng)中成像的特點(diǎn)，并提

3、出了生成用于仿真高斯強(qiáng)度像的高斯系數(shù)矩陣的算法。第三，針對(duì)相干光成像過(guò)程中總會(huì)受到散斑噪聲的影響情況，設(shè)計(jì)了散斑影響距離像仿真方案，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)與其它噪聲(背景光、暗電流、散射回波)引起的距離像的距離反常做了比較分析。第四，對(duì)于接收機(jī)孔徑與目標(biāo)探測(cè)概率的關(guān)系，設(shè)計(jì)了仿真方案，編寫(xiě)了仿真程序，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得到了單脈沖和多脈沖情況下探測(cè)概率—接收機(jī)孔徑的關(guān)系曲線。并且發(fā)現(xiàn)接收機(jī)孔徑在其他參數(shù)確定的情況下，有最優(yōu)孔徑大小。最后，在第四