激光主动侦测系统探测能力分析

耿天琪; 牛燕雄; 张颖; 牛海莎; 许冰; 牛敏; 满达; 张帆

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.021

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

激光主动侦测系统探测能力分析

耿天琪 , 牛燕雄 , 张颖 , 牛海莎 , 许冰 , 牛敏 , 满达 , 张帆

文章导航 > 激光技术 > 2015 > 39(6): 829-833

引用本文:

Citation:

激光主动侦测系统探测能力分析

1.
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191

作者简介: 耿天琪(1990-),女,硕士研究生,主要从事光电对抗方面的研究..

通讯作者: 牛燕雄, niuyx@buaa.edu.cn ;

中图分类号: TN249

Analysis of detection capability of active laser detection systems

1.
Department of Instrument Science and Opto-Electronics Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China

Corresponding author: NIU Yanxiong, niuyx@buaa.edu.cn ;

CLC number: TN249

摘要: 激光主动侦测系统可实现远距离猫眼目标的成像探测与识别,探测能力分析是系统设计的前提和基础.为了评估激光主动侦测系统对猫眼目标的探测能力,以激光回波功率为基础,建立了系统信噪比的数学物理模型.分析了影响探测能力的因素,数值模拟了信噪比与接收光学镜头直径、发射激光峰值功率、激光束散角以及等效反射面离焦量的定量关系.结果表明,在一定作用距离范围内,散粒噪声、背景噪声与暗电流噪声、热噪声相差至少2个数量级,系统噪声主要来源于散粒噪声及背景噪声;提高系统探测能力最为有效的方法是选用激光束散角小的光源.这一结果可用于指导激光主动侦测系统的设计.
- 激光技术 /
- 激光主动侦测 /
- 建模与仿真 /
- 探测能力
Abstract: An active laser detection system could detect and recognize cat's eye targets at long distance. Detection capability analysis was the basis of system design. To assess the detection capability, a mathematical model of the system's signal-to-noise ratio(SNR) was established based on laser echo power. The dependence of SNR on several factors, such as receiving optical lens diameter, laser peak power, laser divergence angle, defocusing distance was quantitively analyzed. The results show that at a certain distance, the detector noise comes mainly from shot noise and background noise which surpass dark current noise and thermal noise at least 2 magnitudes. The most effective way to improve detection capability is to use lasers with small divergence angles. The result is helpful for the design of active laser detection systems.
- laser technique /
- active laser detection /
- modeling and simulation /
- detection capability

[1]	ZHAO Y Zh,SUN H Y,SONG F H,et al. Research and prospect of cat-eye effect used for active laser detection technique . Laser Optoelectronics Progress,2010(10):38-47(in Chinese).
[2]	ZHAO X J,GAO Z Y,ZHANG Y Y. Technique of active laser reconnaissance and the applications in the military . Optical Technique,2003,29(4): 415-417(in Chinese).
[3]	LI Sh G,CHENG Y B. Theoretical analysis on echo power of active laser reconnaissance based on cat-eye effect . Infrared and Laser Engineering,2006,35(s1): 80-83(in Chinese).
[4]	ZHANG Y,LIU B Q,ZHOU B,et al. SNR analysis of cat eye target active laser detection system based on APD . Infrared and Laser Engineering,2011,41(11):1240-1243(in Chinese).
[5]	XU X W. Study on the technologies for detecting small dark target with laser active imaging . Changchun:Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,2004:58-64(in Chinese).
[6]	MIEREMET A L,SCHLEIJPEN R M A,POUCHELLE P N. Modeling the detection of optical sights using retro-reflection.Proceedings of the SPIE,2008,6950: 69500E1.
[7]	ZHAO H W,WANG J,SONG M,et al. Laser experimental study of cat-eye effect. Laser Technology,2005,29(1): 62-63(in Chinese).
[8]	ZHAO M J,HU Y Zh,ZENG X D. Estimation of the operation range of the active laser surveillance. Journal of Xidian University(Natural Science Edition),2004,31(1):73(in Chinese).
[9]	HE T,NIU Y X,ZHANG P,et al. Study on active laser detection distance . Laser Technology,2012,36(2):217-220(in Chinese).
[10]	WU D S,BAI T ZH,LIU B Q,et al. Dynamic imaging detection and target recognition for cat-eye effect echo . Acta Optica Sinica,2013,33(8):081103(in Chinese).
[11]	BIAN X L. Influence of the reflected wave power in deviate focus cat-eye system. China Measurement Technology,2007,33(2): 84-86(in Chinese).
[12]	MA H Zh. Study on the reflection characteristics of the targets and the cat's eye effect. Laser Technology,2003,27(6): 600-602(in Chinese).
[13]	SUN G F. Study on noise effect on imaging laser radar . Xi'an:Xidian University,2008:23-26(in Chinese).
[14]	LI Z Q,LI Q,WANG Q. Noise characteristic in active laser imaging system by statistic analysis . Chinese Journal of Lasers,2004,31(9):1081-1085(in Chinese).
[15]	SUN H Y,XIONG F,GU S L. Ranging performance of active laser detection . Proceedings of the SPIE,2006,6344:63442P.

[1]	安晓强 , 朱斌 , 卿荣生 . 光电成像系统对1.06μm激光光斑探测能力研究. 激光技术, 2001, 25(6): 441-445.
[2]	李英华 , 陈前荣 , 赵宏鹏 , 雷昊 , 刘艳芳 . 激光导引头探测能量分布的建模与仿真. 激光技术, 2013, 37(4): 556-560. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.031
[3]	张宇 , 赵远 , 吴晓敏 , 陈钟贤 , 孙秀冬 . 多光谱探测与激光多光谱探测技术的进展. 激光技术, 2007, 31(2): 188-191.
[4]	黄涛 , 胡以华 , 赵楠翔 , 蒲晓丰 . 遮蔽目标激光雷达回波波形的建模与仿真. 激光技术, 2011, 35(1): 11-14. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.004
[5]	雷震 , 张立文 , 张晓玲 , 孟庆端 . 高斯激光辐照焦平面探测器温度场分析与仿真. 激光技术, 2016, 40(4): 516-520. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.013
[6]	王平江 , 吴浩 , 陈吉红 , 唐小琦 . 动光式激光切割无缝拼接技术的研究与应用. 激光技术, 2009, 33(4): 369-373. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.010
[7]	董吉辉 , 胡企铨 . 空间碎片的激光雷达探测. 激光技术, 2007, 31(2): 185-187,191.
[8]	刘兵 , 陶炜 , 柯尊贵 , 冯力天 , 袁菲 , 李晓峰 . 相干激光雷达平衡式相干探测技术研究. 激光技术, 2015, 39(1): 46-49. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.01.009
[9]	薛芳 , 谭勇 , 邬志强 , 王玉诏 . 基于激光遥感的酒驾遥感探测技术研究. 激光技术, 2019, 43(1): 93-97. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.01.019
[10]	马泳 , 冀航 , 梁琨 , 林宏 . 载波调制激光雷达技术在海洋探测中的应用. 激光技术, 2008, 32(4): 346-349.
[11]	马泳 , 林宏 , 冀航 , 董天临 . 基于边缘探测技术的激光单稳频指标分析. 激光技术, 2007, 31(5): 469-472.
[12]	段军 . 激光微加工磁盘——激光毛化技术现状与发展. 激光技术, 2006, 30(5): 490-493.
[13]	姚梅 , 张乐 , 徐成伟 , 张海庄 , 赵琳锋 . 1.064μm激光大气斜程散射建模及仿真. 激光技术, 2012, 36(3): 394-397.
[14]	李静 , 刘会霞 , 谭文胜 , 孙跃东 , 申祥 , 王霄 . 聚苯乙烯与钛激光透射连接工艺研究. 激光技术, 2018, 42(6): 827-834. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.06.019
[15]	王晨宇 , 黄涛 . 室内高速激光三角测距技术的设计与实现. 激光技术, 2017, 41(6): 891-896. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.06.025
[16]	樊玉杰 , 周建忠 , 黄舒 , 卫登辉 , 王敏 . MEMS金属微构件的激光微喷丸强化技术分析与展望. 激光技术, 2010, 34(5): 665-669. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.024
[17]	罗振坤 , 王秋华 , 高光煌 , 孙嵘 , 陈宗礼 , 张桂素 . 激光辐射多功能集成防护镜光学特性与复合技术. 激光技术, 2011, 35(4): 486-491. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.012
[18]	杨波 , 袁义邦 , 杨建明 . 五轴联动与激光近净成形的混合制造技术研究. 激光技术, 2022, 46(3): 415-421. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.03.019
[19]	赵铭军 , 周彬 , 胡永钊 , 曾晓东 . 数字正交检波技术在主动探测中的应用研究. 激光技术, 2006, 30(2): 212-214,224.
[20]	梁巍巍 , 黄振宇 , 张文攀 , 殷瑞光 , 刘艳芳 . 激光导引头四象限探测器偏差信号特性研究. 激光技术, 2014, 38(4): 569-573. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.04.027

点击查看大图

计量

文章访问数: 4439
HTML全文浏览量: 1977
PDF下载量: 621
被引次数: 0

激光主动侦测系统探测能力分析

通讯作者: 牛燕雄, niuyx@buaa.edu.cn;

作者简介: 耿天琪(1990-),女,硕士研究生,主要从事光电对抗方面的研究.

1. 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191

收稿日期: 2014-09-22
录用日期: 2014-11-11
网络出版日期: 2015-11-25

关键词:

摘要: 激光主动侦测系统可实现远距离猫眼目标的成像探测与识别,探测能力分析是系统设计的前提和基础.为了评估激光主动侦测系统对猫眼目标的探测能力,以激光回波功率为基础,建立了系统信噪比的数学物理模型.分析了影响探测能力的因素,数值模拟了信噪比与接收光学镜头直径、发射激光峰值功率、激光束散角以及等效反射面离焦量的定量关系.结果表明,在一定作用距离范围内,散粒噪声、背景噪声与暗电流噪声、热噪声相差至少2个数量级,系统噪声主要来源于散粒噪声及背景噪声;提高系统探测能力最为有效的方法是选用激光束散角小的光源.这一结果可用于指导激光主动侦测系统的设计.