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1、《飞行器侧控技术》年第期动态跟踪激光测距系统作用距离及动态回波率分析邢强林洛阳跟踪与通信技术研究所摘要、,本文给出了激光浏距闷值角动态回波率及保回波率作用距离的计算公式分析了三者的性质。举例说明了如何用分析结果处理工程应用中的一些问题。、己吉‘作用距离、动态回波率是动态跟踪激光测距系统的主要技术指标。过去常将发射激光近,似为均匀分布锥形光束来分析作用距离图动态回波率常用目标被跟踪于激光发散角内的概,。,率来估算其结果很粗略有关文献阁将激光束近似为高斯光束在回波率分析中引入了光,。,束团值角的概念但分析不详本文深入分析了测距闭值角及动态回波率的性质将距离和,、、,回
2、波率联系起来引入最大作用距离有效作用距离保回波率作用距离等概念并得出若干。、,、结论这些结论可用于激光功率激光发散角等参数的设计以及作用距离动态回波率等性能分析。二、测距方程、、’,,设激光功率激光发散角分别为只氏氏很小发射光学系统透过率为凡单程大气透,、、、,、,过率为目标距离有效反射面积反射率分别为《虑低丫激光束强度分布函,数为则目标反射光功率为凡,‘江巩一难,、二“若目标反射光束发散角为氏接收系统口径面积光学透过率分别为《、叼、,,,反射光强度分布函数为则接收功率为人艰氏。上式即一般形式的测距方程,。长注激光光束发散角定义为光能量下降为光束中心能量的时所对应
3、的光束全角宽度一一光强分布函数及反射光束发散角氏将随条件而变当被跟踪对象装有角反射器合作目标,,,时由于合作目标面积比较小其入射光近似为均匀分布如果不考虑衍射效应则反射光可,。,,近似为均匀分布的锥形光束且其发散角氏很小以表示接收点偏离反射光束中心的角度则反射光束光强分布函效为的‘矛、甘占确,,。《氏气、尹、只皿一“》毯,二,,。一般成氏因此,,。过去常将发射激光束近似为推角为乓的均匀锥形光束以表示目标偏离发射光束中心,,,。二,的角度同理则当喊叼时这时测距机接收功率为苏入矛沪氏鸟心限,。此式即过去常用的测距方程人们用它来估算测距机的作用距离闭,。,更接近于实际情
4、况应将发射激光近似为高斯光束以表示距离处的光斑半径,〕,。二一护。,。,,“二乎则萨当目标距离较远时、氏这时冲一八于是测距方程为,入沪岭冲沪旷一,式比式更精确地堵述了测距机接收功率与各参量间的函数关系利用该式可较全面地。分析测距机性能、三激光测距闻值角测距闭值角定义,。,,由式知随增大而减小若小于最大作用距离则存在一固定的偏角沂当。铸时,,二。,,。小于最小可探测功率这时测距机得不到有效回波称为测距阅值角,〔式可得丙的表示式为根据上述定义将氏代入、二,,,线凡畔,一二二一’升气声丫下平研蔽元厂测距阅值角性质,街由、仪、、、、。,,由式等参数决定对高仰角远距离目标近
5、似为常量下面。针对几种特殊情况分析份的性质、、、,氏,入等参数给定与的关系、、,若队人等参数为给定值令。。只从凡,,。梦’丸一丽再万一一。,,则可近似为常量事实上几等于过去人们根据式所得的作用距离这里称其为有效作。,用距离将和联立则得份与的函数关系为‘氏咖一伽风叮了了氏闷凡关系曲线见图由此可得如下结论氏随,,增大而减小当娜值角为零时对应最大作用甄离为,李瓶了珑仃一一可见,过去人们利用式所得的作用。距离小于测距机的最大作用距离、、,当时对应闽值角为二了石万两。。乌阮氏了、,采,可见只有当宾飞时测距机的作月距离才不小于。。一,当团值全角街氏时对应距离。,凡添气奋、。当
6、凡时务,,。,氏反之街代可见只有当凡入,氏估算动态回波率,时才能利用。图月份‘了瓦、、、,,等参数给定奸与氏的街仪一关系曲线关系若、、、等参数为给定值,令尸,,人风’二二一’七一宝士气二犷丈二“‘长,犷一矛比、由〔,式可得街与氏的函数关系为街二氏仪沪。氏一仪,’关系曲线见图于是可得如下结论,奸,当氏时给定距离即为系统的,’。。最大作用距离它与的关系为二添万这与、。三、节的结论一致。,二仆由铸。可得使闽值角最大的激光发一愈角为‘。,〔丫丫下一一卞寸对应最大闭值角为十一喻护哀石二际八丫了,这时有效作用距离和绘定距离之间的关系为二二弓佗万二幼舀之弓幻扣典、,,、、氏给定
7、闭值角与人等参数的图母,一叹关亲灼线关系、,,、,、,。当仪给定时由式知升是政人等参数的增基数增大这些参数可扩大街、四激光测距动态回波率有效回波空间。,,具有有效回波的目标点集合称为有效回波空间根据街的定义当连续变化时对应一。成氏的空间即构成测距机的有效回波空间,,、、,、,,、通常很小设距离处网值光斑半径为几则氏几凡阮这时由式则有一一〔一刁匕夏」。一关系曲线见图。以图中轴为轴,以,一曲线为母线所得的旋转体即近似为测距机的有效回波空间广一’、相对于激光束中心线。如果以接收点为原一卜,,硕,点以激光束中心线为轴根据式在一坐标系中,该有效回波空闲外表面方程为一〕,乐凡
8、激光测距回
