近红外激光雷达目标后向散射特性实验研究

摘要

激光雷达目标后向散射特性的实验研究对雷达目标的探测、识别、制导等具有重要意义。本文首先对激光雷达的特点及应用进行了回顾，并就激光雷达的发展动态及激光雷达目标反射特性的研究状况进行了论述；对粗糙目标表面散射理论进行了研究，对造成后向散射光强度和偏振度变化的原因进行了分析；最后，利用近红外光波(905nm和1064nm)对目标后向散射特性进行了实验研究。对影响后向散射光强度和偏振特性的一些因素进行了分析，包括粗糙度、材料性质、入射光波长、入射角、入射光偏振态等。对于905nm光波，主要对草地、迷彩布、铁板、喷漆铁板、水泥路面的后向散射强度和偏振特性进行了研究，通过实验得出：草地相对于大部分人造物体后向散射强度和退偏度随入射角的变化不大，它有着较强的退偏特性，铁板和喷漆铁板有着较强的保偏特性，迷彩布后向散射光的偏振特性和强度与草地比较相近。对于1064nm光波，主要对粗糙度不同的样品利用不同偏态光波入射进行对比分析。通过实验得出：同种材料，粗糙度大的目标后向散射光偏振度小，但当粗糙度增大到一定程度，偏振度又会变大；粗糙表面后向散射光的退偏振度随着入射角的增大而逐渐增大，当入射角增大到一定角度后，出现下降的趋势；总体而言，圆偏振光入射的后向散射光退偏度比线偏振光入射的后向散射光大；45°线偏光入射的后向散射光退偏度比P光和S光入射的后向散射光大；短波长入射的后向散射光退偏度比长波长入射的后向散射光大。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景

1.2激光雷达目标反射特性的研究进展

1.2.1国外激光雷达目标反射特性的研究状况

1.2.2国内激光雷达目标反射特性的研究状况

1.3激光雷达目标探测与识别

1.3.1激光雷达目标探测

1.3.2激光雷达目标识别

1.4论文主要工作

2激光雷达目标光散射的基本理论

2.1光波在光滑表面上的反射特性

2.1.1介质表面

2.1.2金属表面

2.2光波在粗糙表面的散射特性

2.2.1粗糙表面的统计描述

2.2.2粗糙表面光散射问题的基本方法

2.2.3切面散射场和互补场

2.2.4后向散射系数

2.2.5高斯相关表面的目标后向散射光退偏特性的研究

2.2.6散射光的偏振状态

3后向散射特性测量原理与实验系统构建

3.1测量原理

3.1.1后向散射光角分布的测量原理

3.1.2后向散射光退偏振特性的测量原理

3.2实验器件与样品

3.2.1实验器件的选择

3.2.2实验样品的选择

3.3实验装置的构建

4实验结果与分析

4.1典型目标在905 nm波长入射时的后向散射特性

4.1.1草地后向散射光的偏振特性

4.1.2水泥路面后向散射光的偏振特性

4.1.3迷彩布后向散射光的偏振特性

4.1.4铁板后向散射光的偏振特性

4.1.5喷漆铁板后向散射光的偏振特性

4.1.6不同目标后向散射光的强度对比分析

4.1.7不同偏振态光波对后向散射光强度的影响

4.1.8不同目标后向散射光特性的对比分析

4.2典型目标在1064 nm波长入射时的后向散射特性

4.2.1不同粗糙度对目标后向散射光偏振度的影响

4.2.2不同偏振态光波对目标后向散射光偏振特性的影响

4.2.3不同目标对后向散射光强度的影响

4.3不同波长光波入射目标后向散射光偏振特性对比分析

4.4实验测量误差分析

5总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献