基于相关特性的水下连续激光后向散射测量方法研究

摘要

本文分析了蓝绿激光水下传输特性，并结合伪随机码的相关特性，提出了一种基于相关算法的水下蓝绿激光后向散射测量方法。该方法利用调制载有伪随机信息的蓝绿激光作为测量输出光信号，光信号经过水的后向散射作用，部分测量信号被散射回光源处被接收转换，转换后产生的电信号与相位可调的本地伪随机参考信号作相关运算，可以得到一条携带水体信息的后向散射水体本征曲线，通过适当的信息提取方法，即可获得相关水体信息。 对激光在水下传播的多次散射模型进行了分析和简化，提出了一种激光在水下传播的等相位模型----等相位体；并对其进行了Matlab仿真验证，结果表明等相位体的模型符合基本的物理规律并具有一些重要性质。 使用不同长度的伪随机m序列将会得到不同的相关极大值，而且随着伪随机码的级数的增加，相关极大值呈平方关系增加；相反地，相关极小值却保持不变。通过增加伪随机序列长度提高相关最大值，为解决激光在水下传输时信号能量衰减过大、信噪比过低问题提供了一种解决途径，同时还能提高测量过程中的最大无模糊距离，为水下测量和水下探测提供了一种可行的方法。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3本课题的研究目标

第2章海水的光学性质

2.1概述

2.2海水的光吸收特性

2.3海水的光散射特性

2.3.1纯水的光散射特性

2.3.2纯海水的光散射特性

2.4海水介质的其它重要固有光学特性参数

2.5海水介质中散射效应的分类

2.6本章小结

第3章基于相关特性的水下连续激光后向散射测量方法概述

3.1伪随机码概述

3.1.1伪随机码的定义

3.1.2伪随机码的应用

3.1.3 m序列的产生

3.1.4 m序列的性质

3.2基于相关特性的水下连续激光后向散射测量方法简述

3.3硬件实现方案

3.4本章小结

第4章等相位体概念的提出与计算

4.1等相位体概念提出的背景

4.2等相位体概念提出的简化条件

4.3等相位体参数方程的计算

4.4基于等相位体概念后向散射光强度计算

4.5本章小结

第5章伪随机码调制的光强度相关计算仿真

5.1测量过程的数学模型

5.2 Matlab/Simulink混合编程方法概述

5.2.1 Matlab语言简介

5.2.2 Simulink简介

5.2.3 Simulink建模方法

5.2.4 Matlab-Simulink联合仿真方法

5.3 Simulink图形仿真

5.3.1 Simulink主要仿真模块简介

5.3.2 Simulink图形编程

5.4仿真结果及分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢