毕业设计（论文）-基于载波技术的水下目标探测研究

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1、教学单位　物电学院学生学号　本科毕业论文基于载波调制技术的水下目标探测研究摘要：本文采取了一种基于载波调制激光雷达来探测水下目标的技术。技术主要以激光脉冲信号为载波，利用微波信号对激光脉冲信号进行调制，调制后，信息由激光脉冲信号携带进入水下探测，探测信号遇到目标返回。在接收端，通过频率滤波技术实现对水下目标回波信号的提取，通过相干的信号处理手段实现激光雷达水下目标的探测。本文首先对不存在载波的情况下的回波信号进行分析，发现由于散射信号过大湮没了目标信号；对存在载波信号的时域及频域回波信号进行分析，在调制

2、频率为3GHz时的频域分析可以探测出海下目标。关键词：载波调制；散射信号；回波信号；信号处理Abstract:Wetakeacarriermodulationtechnologywhichbasedonlaserradartodetectingunderwatertarget.Weusingthelaserpulsesignalasthemaincarrier,andusingthemicrowavesignaltomodulatethelaserpulsesignal,aftermodulated,t

3、heInformationwhichcarriedbythelaserpulsesignalwentintotheunderwatertodetectthetarget.Thedetectablesignalwillgobackwhenmeetthetargets.Inthereceiver,throughthefrequencyfilteringtechnologytoachievetheextractionofunderwatertargetechosignal,throughthecoherenc

4、eofthesignalprocessingmeanstodetecttheunderwatertarget.Analyzetheechosignalwhichwithoutthecarrier,findscatteringsignalwastoobigandhasobliteratedthetargetsignal;Nexttoanalyzethesignalwhichwithcarrierandanalyzethetimedomainandfrequencydomainofechosignal.Ke

5、yword:Carriermodulation；Scatteringsignal；Echosignal；SignalprocessingI目录第一章：引言1第二章：载波调制激光雷达技术概述22.1水的光学特性22.2现有探测技术概况52.3载波调制激光雷达的工作原理6第三章水下目标探测仿真及分析83.1水后向散射激光雷达方程83.2未调制时水下目标仿真分析103.2.1时域分析103.2.2频域分析123.3调制后水下目标探测仿真分析143.3.1调制频率的选择143.3.2时域分析163.3.3频域分

6、析203.3.4信号处理24第四章：探测系统的构建314.1信号发射系统的设计314.2信号接收系统的设计334.3整体系统的构建355结论37参考文献38致谢39I第一章：引言1963年，S．A．Sullian及S．Q．Dimfley[1]等 人在研究光波在海洋中的传播特性时，发现 海水对0．45～0．55 m波段内的蓝绿光的衰减比对其他光波段的衰减要小很多，衰减系数约等于10 dB／m，证实在海洋中亦存在一个类似于大气中存在的透光窗。依据上述物理现象，利用工作在蓝绿光波段的激光器，可研制出基于新的物

7、理机理的水下目标探测、控制、通信等新型装备[2]，为解决长 期以来困扰各国海军的对水下目标探测、通信等难题带来了新的希望[3]。因此，许多国家非常重视蓝绿激光在海军装备中的应用，美国、前苏联、澳大利亚等国投人了大批人力、物力，在蓝绿激光对潜通信、探测／探雷、测深、水下传感装置、海基光控武器系统[4]等方面进行了概念验证与试验研制，并在一些重点应用方向上，取得了突破。 早在上世纪60年代，国外就开始探索激光探测的可能性，在1963-1967年，美国埃塞俄洲大学实验室进行了一系列实验和理论研究，确定了机载雷

8、达探测水下目标的可行性[5]。美国、加拿大和澳大利亚等国家先后研制和测试了第一代激光水下测量系统，其中美国的AOL系统拥有扫描和高速记录水下探测数据功能[6]。1968年，美国Syracuse大学建造了世界上第一个激光海水深度测量系统，首次阐明了激光水下探测的可行性。此后，美国海军研制成功了机载脉冲激光系统（PLMS），并于1971年进行了测试。20世纪70年代末，加拿大CCRSZ组织研制了低功率氦氖激光水下测量系统MK-1和第二代系统非扫