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第1章 脉冲激光目标探测的发展1

1.1 多脉冲激光目标探测的研究与发展3

1.2 微脉冲单光子激光测距的研究与发展6

参考文献8

第2章 激光测距雷达的组成与工作原理10

2.1 脉冲激光雷达系统组成10

2.1.1 模拟式单脉冲激光雷达10

2.1.2 多脉冲数字式激光雷达11

2.2 多脉冲激光雷达方程及作用距离模型12

2.2.1 脉冲激光雷达基本方程12

2.2.2 脉冲激光雷达测距方程14

2.2.3 作用距离模型16

2.3 微脉冲单光子激光测距系统组成及工作原理19

2.4 微脉冲单光子激光雷达测距技术理论分析20

2.4.1 回波光子数计算方程20

2.4.2 背景辐射光子数计算22

2.4.3 回波光子数概率模型23

2.4.4 探测概率和虚警率的计算24

2.5 机载微脉冲单光子激光测距的关键技术分析26

2.5.1 背景辐射抑制技术26

2.5.2 关键技术分析26

2.6 本章小结30

参考文献30

第3章 激光大气传输与背景辐射特性研究32

3.1 激光大气传输特性研究32

3.1.1 大气分子吸收32

3.1.2 大气分子散射33

3.1.3 大气气溶胶的衰减34

3.1.4 大气湍流35

3.1.5 激光大气透过率35

3.2 激光传输大气透过率仿真计算36

3.2.1 大气透过率与波长的关系36

3.2.2 大气透过率与地面能见度的关系研究37

3.2.3 大气透过率与海拔的关系研究37

3.3 背景辐射特性研究38

3.3.1 目标对太阳光的反射38

3.3.2 太阳光的大气散射39

3.3.3 不同测距路径下的背景辐射特性40

3.4 背景辐射特性数值仿真42

3.4.1 太阳光谱辐照度数值仿真42

3.4.2 太阳光谱辐亮度数值仿真42

3.5 背景辐射抑制技术研究44

3.5.1 距离选通44

3.5.2 光学系统分光45

3.5.3 光谱滤波和空间滤波46

3.6 本章小结47

参考文献47

第4章 光电探测器的应用49

4.1 光电探测器构造及原理49

4.1.1 光电倍增管49

4.1.2 雪崩光电二极管50

4.2 APD器件工作模式51

4.2.1 APD线性模式52

4.2.2 APD盖革模式56

4.3 APD性能参数59

4.3.1 温度对探测器的影响63

4.3.2 过偏置电压对探测器的影响65

4.3.3 单光子探测器综合评价66

4.3.4 单光子雪崩二极管工作模式67

4.4 单光子探测电路研究70

4.4.1 单光子探测电路方案设计70

4.4.2 温控电路72

4.4.3 单光子探测电路75

4.4.4 单光子探测电路实验验证79

4.5 本章小结80

参考文献80

第5章 多脉冲激光目标信号82

5.1 概述82

5.1.1 目标信号82

5.1.2 信噪比定义82

5.1.3 激光目标回波信号的发生82

5.1.4 目标回波脉冲波形83

5.1.5 空中目标的回波脉冲展宽84

5.1.6 目标信号模拟器的实现86

5.2 目标信号模拟88

5.2.1 基于光学模型的激光目标信号模拟88

5.2.2 基于信号模型的激光目标信号模拟89

5.2.3 基于目标波形模型的多脉冲激光雷达目标信号模拟91

5.3 本章小结98

参考文献99

第6章 多脉冲激光目标检测101

6.1 阳光背景光杂波特性101

6.1.1 阳光背景光杂波信号分析实验101

6.1.2 激光电源脉冲干扰103

6.1.3 基于光子计数PMF的脉冲激光目标存在性二元假设检验104

6.1.4 基于光子计数的脉冲激光目标检测性能指标107

6.1.5 基于激光目标波形全部样本联合概率的目标检测108

6.2 基于DBT的激光弱目标检测110

6.2.1 基于DBT的激光弱目标检测问题110

6.2.2 目标回波降噪112

6.2.3 目标检测与跟踪125

6.2.4 三脉冲累加126

6.2.5 激光雷达三脉冲回波信号分析127

6.2.6 信号预处理127

6.2.7 恒虚警检测128

6.2.8 相关检测129

6.2.9 基于小波分析的激光雷达弱信号检测130

6.3 基于TBD的激光弱目标检测138

6.3.1 基于TBD的激光弱目标检测问题分析138

6.3.2 目标距离像预处理139

6.3.3 目标航迹跟踪143

6.4 目标精确定位155

6.4.1 目标距离误差分析155

6.4.2 目标回波脉冲波形峰值点估计156

6.4.3 基于TBD的目标精确定位159

6.5 多脉冲激光雷达目标波形特征166

6.5.1 几何分割比特征166

6.5.2 PCA-LDA169

6.6 本章小结171

参考文献172

主要符号表174

缩略语176