空间激光遥感技术研究

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1、第39卷第1期激光与红外Vo1．39．No．12009年1月LASER＆INFRAREDJanuary，2009文章编号：1001-5078(2009)01-00214)4·激光技术与应用·空间激光遥感技术研究赵铭军，张晓鹏，周胜利，徐鹏(中国空间技术研究院，北京100094)摘要：通过与地面应用激光雷达的对比分析了空间激光遥感系统的工作特点。根据测距方程，对影响空间激光遥感系统回波功率的外部因素进行讨论。分析了回波探测系统的设计要素，对激光遥感系统探测概率与信噪比间关系进行讨论，并针对雪崩光电二极管(APD)的最佳工作点控制技术和雪崩高压稳定控制技术进行了深

2、入分析，同时根据最佳线性滤波器匹配设计理论给出了接收通道带宽与增益的理论设计结果。关键词：激光遥感；探测概率；雪崩光电二极管；滤波器中图分类号：TP721．2文献标识码：AStudyontheSpace-borneLaserRemoteSensingTechnologyZHAOMing—jun，ZHANGXiao—peng，ZHOUSheng—li，XUPeng(ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Comparingwiththesystemwhichwasdesignedfor

3、thegroundapplication，theoperationcharacteristicsofspace—bornelaserremotesensingsystemareanalyzed．Accordingtothelaserrangingequation，externalfactorswhichinfluenceechopowerarediscussed．Thedesignelementsofechodetectingsystemareanalyzedandtherelationbe—tweendetectionprobabilityandSNRisd

4、iscussed．TheoptimaloperationpointsettingtechniqueandhighbiasvoltagestabilitycontroltechniqueofAPDarestudiedindetail．Basedonthetheoryofoptimumlinerfilterdesigning，thetheo—reticdesignresults，suchasthebandwidthandgainofthereceiver，aregiveninthispaper．Keywords：laserremotesensing；detecti

5、onprobability；avalanchephotodiode；filter1引言2激光遥感工作特点及影响因素分析继可见光、红外和微波遥感技术之后，激光遥感2．1工作特点技术以其高精度、主动工作、高分辨率等优点，在三与地面应用的系统相比，空间激光遥感系统有维成像、高精度对地观测和深空探测等领域得到广其自身特点，较为突出的表现在以下几个方面：(1)目标特性不同泛的应用，表现出良好的空间应用前景。美国在激对于地面应用的中远距离激光系统(如火控雷光技术的空间应用方面做了大量研究，并取得了令达)，其主要目标是空中飞行物体(如飞机或导弹)，人瞩目的成果，如2000年

6、的火星轨道激光高度计对于这类目标通常作为漫反射小目标，其回波功率(MOLA)、2003年的ICESat和2006年的CALIPSO与距离的四次方、发射激光束散角的平方成反比；而卫星等-31。MOLh主要用于研究火星地形情况，对于空间激光遥感系统，由于其测量对象多为星体，为评估火星的地球物理特性、地理特性和大气特性提供数据，ICESat主要用于极地冰盖总量平衡和对作者简介：赵铭军(1972一)，男，工学博士，从事激光雷达及光海平面变化的研究，CALIPSO主要用于对地球的云电对抗方面的研究，研究方向为空间主动光学遥感技术。E—mail：mjzhao307@163

7、．com层和浮质进行三维观测。收稿日期：2008-07—1322激光与红外第39卷因此目标特性是漫反射大目标，回波光功率与距离50km高度范围内的对流层和平流层，约占地球大气的平方成反比。总量的99．9％，而在高度大于50km的空间仅占(2)传输信道不同0．1％左右。因此在计算大气衰减系数时，主要考虑地面应用的激光系统多为在大气中应用，大气此范围内的大气衰减，其他高度范围大气影响可衰减多取水平传输低层大气模型，主要衰减因素为忽略。米氏散射，同时由于大气的后向散射影响，会对接收影响激光在大气中传输的因素较多，主要有大机通道产生干扰信号，因此系统设计时需采用近程气

8、能见度、温度、气压、大气成分、大气密度