小型全固态激光雷达焦平面成像系统仿真

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1、ClassifiedIndex:TN958.98U.D.C.:621.396.969DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSIMULATIONFORSYSTEMOFFOCALPLANEOFMINITYPESOLIDITYLADARCandidate:6BXiaolongZhiSupervisor:Prof.QiWangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PhysicalElectronicsAffiliation:Dept.o

2、fPoto-electronicsInformationScienceandTechnologyDateofOralExamination:July,2007University:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文小型全固态焦平面成像激光雷达是以盖革模式（Geigermode）雪崩光电二极管（APD）为探测器的三维成像雷达。比扫描式成像雷达有以下优点：能够实现单次脉冲发射成像，时间短，可以安装在运动平台上，对伪装掩盖的目标在短时间内实现多次探测并获得多帧图像，然后通过叠加算法获得较清晰的目标

3、图像。本文首先介绍了有关雪崩光电二极管（APD）探测器的工作原理，及其探测概率模型，分析了单脉冲探测概率和多脉冲探测概率。根据激光器的参数利用雷达方程定量计算了回波强度，为仿真工作提供可靠的现实依据。在本实验室原有目标场景库的基础上，添加了适合本文分析的目标模型，并进行了仿真实验。首先，为了分析距离反常，引入均方根误差评价法（RMSE），对表面结构不同目标进行了仿真探测，计算了本雷达系统受信噪比（SNR）的影响程度，并根据实验数据，拟合了RMSE-SNR曲线。第二，针对高斯光束在本雷达中成距离像做了仿真实验，通过与均匀光照射所成距离像的比较，得出了

4、高斯光束在本雷达系统中成像的特点，并提出了生成用于仿真高斯强度像的高斯系数矩阵的算法。第三，针对相干光成像过程中总会受到散斑噪声的影响情况，设计了散斑影响距离像仿真方案，进行了仿真实验，通过与其它噪声（背景光、暗电流、散射回波）引起的距离像的距离反常做了比较分析。第四，对于接收机孔径与目标探测概率的关系，设计了仿真方案，编写了仿真程序，通过仿真实验得到了单脉冲和多脉冲情况下探测概率—接收机孔径的关系曲线。并且发现接收机孔径在其他参数确定的情况下，有最优孔径大小。最后，在第四章根据本雷达应用的特点，进行了应用方面的仿真实验，分析了在飞行平台没有抖动和

5、有抖动的不同情况下的仿真结果。关键词激光雷达；系统仿真；焦平面-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInthispaper,thesmallsolid-statelaserradarimagingfocalplaneisGeigermodeavalanchephotodiodetube(APD)detectorfor3Dimagingradar.Ithasthefollowingadvantagescomparedtoscanningimagingradar:Beabletoachievesingle-pulseemissionima

6、ging,thetimeisshort,thatcanbeinstalledinthecampaignplatform,rightcamouflageisthetargetrepeatedlyinashortperiodoftimetoachievedetection,accesstoafewframes,Thenstackalgorithmisuseedtoaquireacleartargetimage.Thispaperintroducedfirstavalanchephotodiode(APD)detectorprinciple.Andana

7、lysisedthedetectionprobabilityofsingle-pulseandmulti-pulse.Accordingtotheparametersoftheuseoflaserradarequation,theechointensitywascalculated,whichprovidedareliablebasisforsimulation.Onthebasisoftheoriginaltargetsceneinourlaboratory,towhichthispaperaddednewtargets.Andsomesimul

8、ationweredoneasfollowing.First,inordertoanalysetheunusualdist