定 价:75 元
丛书名:国家出版基金项目“十二五”国家重点出版规划项目
- 作者:马鹏阁,羊毅 著,左小谟,左群声 编
- 出版时间:2017/12/1
- ISBN:9787118115055
- 出 版 社:国防工业出版社
- 中图法分类:TN958.98
- 页码:178
- 纸张:胶版纸
- 版次:1
- 开本:16开
《多脉冲激光雷达技术》针对激光目标探测,从实际工程应用角度出发,较详细地阐述了多脉冲激光测距及单光子测距两种体制下的系统组成、工作原理、测距方程、激光目标信号模型、回波信号处理技术及目标探测算法等关键技术,通过对两种远程激光目标探测体制的探讨,力争让读者对基于脉冲测距的激光雷达探测有直观的认识和理解。
《多脉冲激光雷达技术》可作为从事激光雷达研制、生产和应用的工程技术人员的参考书,也可作为大学生、研究生的专业用书。
本书从多脉冲信号出发,分别介绍多脉冲数字式激光测距和微脉冲单光子激光测距两种测距体制。两种测距方式都以载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号作为关键技术。在内容和编排上,重点突出两者以基本测距方程为基础构建的作用距离模型和以雪崩光电二极管为基础的信号处理电路。首先以脉)中激光雷达基本方程出发,结合脉冲激光目标光探测过程中激光发射、传播、反射与接收的光功率传递关系给出作用距离模型;然后根据光子计数原理分析了单光子测距中的激光能量传输这一关键技术。对光电探测器,介绍了APD器件线性模式和盖革模式。
本书以脉冲激光测距雷达的目标信号为干线,紧密结合数字式脉冲测距和微脉冲单光子测距两种测距体制,理论上以脉冲测距方程为基础,实践中以雪崩光电二极管探测模式为线索,分析目标波形和目标回波信号实施目标探测。首先介绍激光大气传输特性和光电探测器件以及相关电路关键技术,接着分析测距方程以及测距模型。并模拟多脉冲激光目标动态信号,基于多脉冲激光实施目标检测,最后实施目标精确定位。分层次体现激光测距原理及过程。力图让读者对两种测距体制及其关键技术有更加直接全面的了解。
本书共有6章。第1章介绍多脉冲激光目标探测和微脉冲单光子测距研究现状、发展历史、分类和应用。第2章介绍早期模拟式激光测距机的组成及工作原理和现有数字式激光测距机的组成及原理,通过基本的测距方程构建作用距离模型,最后介绍微脉冲单光子测距原理并分析其关键技术。第3章介绍激光大气传输特性,计算并仿真激光传输大气透过率以揭示大气透过率与波长、地面能见度、海拔关系,背景辐射特性以及对背景辐射特性数值进行仿真,并对其抑制技术进行阐述。第4章主要介绍APD器件构造及原理,依托其工作模式和性能参数设计关键探测电路并实验验证,对激光雷达探测工程具有实践指导意义。第5章重点介绍目标信号原理,目标模拟器的实现以及模拟基于光学模型、信号模型、目标波形模型的三种激光目标信号。第6章主要阐述多脉冲激光目标检测,结合实际中阳光背景杂波以及激光电源脉冲干扰,分析基于光子计数的PMF脉冲激光目标存在性二元假设检验、基于光子计数的脉冲激光目标检测性能指标以及基于激光目标波形全部样本联合概率的目标检测,然后介绍分类对激光目标DBT检测和TBD检测;在前面理论和实践基础上分析目标距离误差,结合实际波形特点采取基于对称小波及非对称高斯拟合的TBD目标精确定位算法改善目标定位的精度。对目标波形进行PCA降噪、基于LDA鉴别特征矢量识别目标内容进行了介绍。
感谢郑州航空工业管理学院领导及参与编写的孙俊灵、金秋春、庞栋栋、张永红等师生的支持,感谢洛阳电光设备研究所郝培育、袁帅映、臧佳、吴兴国、陈雨等技术工作人员不遗余力的配合,作者马鹏阁系航空经济发展河南省协同创新中心研究员,本书受到协同创新中心资助,还受到目标探测与识别河南省高校科技创新团队(171RTSTHN014)、目标探测与识别郑州市重点实验室、航空电子技术河南省工程实验室、航空科学基金重点项目(2014ZC13004)的资助支持。
本书着重工程实践,体系严密、层次分明,对激光雷达测距做了较为详细的介绍。本书可作为大学生、研究生的专业参考书以及从事雷达工程人员的参考书。
在有限篇幅内,要概括激光测距雷达的诸多内容,确实存在撰写难度,书中或有不严谨之处,敬请读者指教,作者在此表示感谢。
马鹏阁,博士,郑州航空工业管理学院副教授,硕士生导师,河南省教育厅学术技术带头人,河南省青年骨***,目标探测与识别河南省高校科技创新团队带头人。在国内外学术期刊发表论文二十余篇。主持航空基金重点项目,国防科技重点实验室航空科学基金项目,省科技攻关、省高校科技创新团队、国防预研、国防技改等项目。主持获得2014年河南省科技进步二等奖1项、2017年省科技进步三等奖1项。现主要从事机载远程激光测距、低慢小目标探测与识别等方面研究。
第1章 脉冲激光目标探测的发展
1.1 多脉冲激光目标探测的研究与发展
1.2 微脉)中单光子激光测距的研究与发展
参考文献
第2章 激光测距雷达的组成与工作原理
2.1 脉冲激光雷达系统组成
2.1.1 模拟式单脉冲激光雷达
2.1.2 多脉冲数字式激光雷达
2.2 多脉冲激光雷达方程及作用距离模型
2.2.1 脉冲激光雷达基本方程
2.2.2 脉冲激光雷达测距方程
2.2.3 作用距离模型
2.3 微脉冲单光子激光测距系统组成及工作原理
2.4 微脉冲单光子激光雷达测距技术理论分析
2.4.1 回波光子数计算方程
2.4.2 背景辐射光子数计算
2.4.3 回波光子数概率模型
2.4.4 探测概率和虚警率的计算
2.5 机载微脉冲单光子激光测距的关键技术分析
2.5.1 背景辐射抑制技术
2.5.2 关键技术分析
2.6 本章小结
参考文献
第3章 激光大气传输与背景辐射特性研究
3.1 激光大气传输特性研究
3.1.1 大气分子吸收
3.1.2 大气分子散射
3.1.3 大气气溶胶的衰减
3.1.4 大气湍流
3.1.5 激光大气透过率
3.2 激光传输大气透过率仿真计算
3.2.1 大气透过率与波长的关系
3.2.2 大气透过率与地面能见度的关系研究
3.2.3 大气透过率与海拔的关系研究
3.3 背景辐射特性研究
3.3.1 目标对太阳光的反射
3.3.2 太阳光的大气散射
3.3.3 不同测距路径下的背景辐射特性
3.4 背景辐射特性数值仿真
3.4.1 太阳光谱辐照度数值仿真
3.4.2 太阳光谱辐亮度数值仿真
3.5 背景辐射抑制技术研究
3.5.1 距离选通
3.5.2 光学系统分光
3.5.3 光谱滤波和空间滤波
3.6 本章小结
参考文献
第4章 光电探测器的应用
4.1 光电探测器构造及原理
4.1.1 光电倍增管
4.1.2 雪崩光电二极管
4.2 APD器件工作模式
4.2.1 APD线性模式
4.2.2 APD盖革模式
4.3 APD性能参数
4.3.1 温度对探测器的影响
4.3.2 过偏置电压对探测器的影响
4.3.3 单光子探测器综合评价
4.3.4 单光子雪崩二极管工作模式
4.4 单光子探测电路研究
4.4.1 单光子探测电路方案设计
4.4.2 温控电路
4.4.3 单光子探测电路
4.4.4 单光子探测电路实验验证
……
第5章 多脉冲激光目标信号
第6章 多脉冲激光目标检测
主要符号表
缩略语