透反类介质内脉冲激光传输的时空特性研究

摘要

激光主动探测技术在军事目标探测、气象预测等方面发挥着重要作用。脉冲激光在大气中传输过程中受到透反类介质的影响，其探测结果会出现偏差，合理的分析各种因素的影响，对于模拟脉冲激光在大气介质内的传输有重要意义。
　　本文主要以蒙特卡洛方法为基础，模拟脉冲激光在云层，气溶胶等透反类介质中传输过程，实现脉冲激光对地面目标的主动探测成像仿真。论文的主要内容包括三个方面：
　　(1)基于蒙特卡洛法建立脉冲激光在透反类介质中传输模型
　　对于光子在透反类介质中的发射、吸收、散射、透射等过程，采用蒙特卡洛法建立相应的概率模型模拟光子在透反类介质中的传输过程，并通过算例和理论公式验证传输模型的正确性。
　　(2)脉冲激光主动探测成像算法研究
　　结合光线分裂和能量补偿的方法实现少样本数下脉冲激光对地面二维、三维目标探测成像仿真。成像仿真过程中通过组合不同种类的云景和气溶胶建立了七种大气场景。对比不同场景下三维复杂目标成像结果，分析场景物性对成像的影响，以及对考虑单次散射选通成像模拟结果和不考虑散射的成像模拟结果进行了对比分析。
　　(3)脉冲激光回波特性的时空特性分析
　　根据探测器接收到的光子所走过的光程和发生散射的空间位置，将回波信号进行时空离析，建立云层后向散射信号和目标后向散射信号时空特性模型。分析不同云景对脉冲激光传输的时空特性的影响，并研究传输中多级散射光线的时空特性。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1课题背景研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文所做的工作

第2章 脉冲激光传输的时空特性建模

2.1引言

2.2激光发射概率模型

2.3激光在介质中传输概率模型

2.4对地观测脉冲激光成像方法建模

2.5光线分裂与能量补偿

2.6算例验证

2.7本章小结

第3章 脉冲激光主动探测目标成像

3.1引言

3.2单脉冲下二维地面场景成像

3.3单脉冲下三维地面目标成像

3.4大气物性参数对成像的影响

3.5不同补偿因子对成像的影响

3.6本章小结

第4章 脉冲激光回波信号的时空特性研究

4.1引言

4.2单次散射下脉冲激光回波信号的时空特性

4.3多级散射机理建模

4.4多级散射中脉冲激光回波信号的时空特性研究

4.5本章小结

结论

参考文献

声明

致谢