目标窄脉冲激光散射与距离多普勒成像研究

摘要

通过激光距离多普勒成像技术可以获得目标的微运动信息,是目标特性研究的重要内容,对激光雷达目标识别研究具有重要的应用价值。本文基于脉冲波束散射理论和多普勒效应研究了运动目标激光多普勒成像问题。
　　1.结合激光雷达散射截面及目标表面双向反射分布函数,介绍了几种常用BRDF模型,基于柱坐标系的凸回转体激光雷达散射截面解析计算方法,数值分析了球和椭球的激光雷达散射截面随散射角的变化关系。
　　2.依据粗糙物体激光脉冲波散射理论,推导了二维粗糙面的脉冲波束散射和粗糙面散射双频互相干函数的表达式,并分析了双频互相干函数在不同相关长度及均方根高度时随入射频差和散射角的变化,计算粗糙球的散射函数随激光入射角和散射频差的变化。
　　3.推导了运动目标的激光雷达回波功率方程表达式,又推导了粗糙面平动所产生的多普勒频移与平动速度、入射波长的关系表达式。分析了平动多普勒频移与观察平面偏离目标的位移和运动速度成正比,与波长和观察点到目标中心距离成反比。
　　4.分析了运动粗糙物体的激光多普勒散射特性,推导了多普勒频移的表达式,建立了转动凸回转体后向功率谱分析模型,仿真计算了圆锥、圆柱、球及锥球组合体目标的后向散射功率谱。分析了转动圆锥,球类目标的激光距离多普勒谱随脉冲的变化。仿真了钝头锥的激光距离多普勒像,并模拟了其各帧距离多普勒像。

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第一章 绪论

§1.1 研究背景及意义

§1.2 国内外研究概况

§1.3 论文主要内容及框架

第二章 粗糙目标激光雷达散射截面分析

§2.1引言

§2.2目标表面的激光散射特性

§2.3 目标的激光雷达散射截面

§2.4 本章小结

第三章 粗糙物体脉冲散射特性

§3.1 引言

§3.2 粗糙面脉冲波束散射

§3.3 目标激光脉冲波束散射

§3.4本章小结

第四章 运动物体激光雷达回波功率与多普勒频移

§4.1 引言

§4.2 运动物体激光雷达方程与回波功率

§4.3 平动粗糙目标多普勒特征分析

§4.4 本章小结

第五章 旋转粗糙物体激光多普勒散射特性分析

§5.1 引言

§5.2 转动目标激光后向功率谱

§5.3 目标激光距离多普勒谱分析

§5.4 转动目标激光距离多普勒像

§5.5 本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间科研与发表论文情况