成像激光雷达系统背景辐射噪声的偏振抑制

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1、国内图书分类号：O438学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文成像激光雷达系统背景辐射噪声的偏振抑制硕士研究生：韩红导师：赵远教授申请学位：理学硕士学科、专业：光学所在单位：物理系答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O438U.D.C.:535DissertationfortheMasterDegreeinScienceBACKGROUGDNOISESUPRRESSIONOFIMAGINGELASERRADARSYSTEMUSINGPOLARIZATIONMETHODCandidate：HanHongSupe

2、rvisor：Prof.ZhaoYuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpecialty：OpticsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2009Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要非扫描成像激光雷达成像系统，避免了传统激光雷达扫描速度慢、体积庞大、成本高等缺陷，利用调制散射光照明和焦平面阵列探测，具有帧速高、功耗低、体积小、成本低等诸多优点。非扫描成像激光雷达是

3、现在激光雷达的发展趋势之一。然而，由于背景噪声使非扫描激光雷达不能够全天候应用，因此如何减弱背景噪声对非扫描激光雷达系统的影响，提高激光雷达性能成为急需解决的问题。本文对偏振光的传输矩阵进行推导。分析大气中瑞利散射、米氏散射和大气分子散射的偏振特性。区分目标的单次散射和多次散射，并对单次散射的偏振特性进行研究，然后解释引起目标退偏振现象的原因。进行背景辐射光偏振分析和信号光的偏振分析。提出适合主动成像激光雷达成像的发射和接收光学系统。根据非扫描成像激光雷达系统设计出不受大气等外界条件限制的偏振抑噪方案。最后对本文提出的偏振抑噪方案进行原理验证实验。先在真实外场环境下提取出背景辐射光的偏

4、振信息，对背景辐射光偏振信息的提取进行实验验证。然后进行模拟光源的偏振抑噪实验，对偏振抑噪方案进行验证。最后进行了激光光源偏振抑噪实验，并进行了信号光偏振信息的提取实验，对偏振抑噪方案能提取信号光进行验证。关键词：激光雷达；背景辐射噪声；偏振抑制--I哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractNon-scanningimaginglaserradaravoidthemechanicalscanningoftraditionallaserradar,whichcoursessomedefectsofslowscanningspeed,bulkyandhighercost.Theuse

5、ofmodulationlightscatteringandfocalplanearrayshavemanyadvantagesofhighspeedframe,lowpowerconsumption,smallsize,andlowcost.Non-scanningimaginglaserradarlaserradarisoneofthemostdevelopedtrends.However,non-scanninglidarcannotbeappliedforfull-time,becauseoftheeffectofthebackgroundscattering.Therefor

6、e,howtodebasethebackgroundnoiseandtoimprovethesignaltonoiseratiohavebecometheurgentsubject,whichneedtoberesolved.Inthisthesis,thepolarizertransmissionmatrixanalyzed.Thepolarizationcharacteristicsofatmosphericscattering,includingRayleighscattering,Miescatteringandatmosphericmolecularscattering,ha

7、vebeeninvestigated.Singlescatteringandmultiplescatteringontheobjecthavebeendistinguished.Westudythepolarizationpropertiesofsinglescatteringandexplainthereasonofdepressionpolarization.Thepolarizationinformationofbackgroundrad