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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-LDA 169

6.6 本章小结 171

参考文献 172

主要符号表 174

缩略语 176