激光雷達回波信號仿真模擬(已修改)
2025-05-28 06:27 本頁面
【正文】 激光雷達回波信號仿真模擬研究摘要關鍵字第一章 緒論第一節(jié) 引言激光雷達（Lidar：Light Detection And Ranging），是一種用激光器作為輻射源的雷達，是激光技術與雷達技術完美結合的產物。激光雷達的最基本的工作原理與我們常見的普通雷達基本一致，即由發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射一個信號，信號到達作用目標后會產生一個回波信號，我們將回波信號經過收集處理后，就可以獲得所需要的信息。與普通雷達不同的是，激光雷達的發(fā)射信號是激光而普通雷達發(fā)射的信號是無線電波，兩者在波長上相比，激光信號要短的多。由于激光的高頻單色光的特性，激光雷達具有了許多普通雷達無法比擬的特點，比如分辨率高，測量、追蹤精度高，抗電子干擾能力強，能夠獲得目標的多種圖像，等等。因此，利用激光雷達對大氣進行監(jiān)測，收集、分析數(shù)據(jù)，建立一個大氣環(huán)境預測理論模型，這將會成為研究氣候變化和尋求解決對策的一項重要武器。第二節(jié) 本文的選題意義由于投入巨大，在研制激光雷達實物之前，我們需要進行模擬與仿真研究，預測即將研制的激光雷達的各性能指標，評價總體方案的可行性。激光雷達回撥信號仿真模擬就是利用現(xiàn)代仿真技術，逼真的復現(xiàn)雷達回波信號的動態(tài)過程，它是現(xiàn)代計算機技術、數(shù)字模擬技術和激光雷達技術相結合的產物。仿真模擬的對象是激光雷達的探測沒標以及它所處的環(huán)境，模擬的手段是利用計算機和相關設備以及相關程序，模擬的方式是復現(xiàn)包含著激光雷達目標和目標環(huán)境信息的雷達信號。通過激光雷達回波信號的仿真模擬，進而產生回波信號，我們可以在實際雷達系統(tǒng)前端不具備條件的情況下，對激光雷達系統(tǒng)的后級設備進行調試。第三節(jié) 本文的研究思路和結構安排本文主要研究面向氣象服務應用的大氣激光雷達。筆者在熟悉激光雷達的基本工作原理的前提下，學習和熟悉各種參數(shù)對大氣回波能量的影響，進而學習和掌握matlab編程語言，并且根據(jù)給定的激光雷達系統(tǒng)參數(shù)、大氣參數(shù)和光學參數(shù)，以激光雷達方程為基礎，通過仿真模擬得到理想狀態(tài)下的大氣回波信號。但是，在實際測量工作中，由于大氣中的各種干擾，我們獲得的回波信號并不和理想狀態(tài)下的大氣回波信號一致，因此，在本文的后期工作中，筆者根據(jù)已有的大量激光雷達實測信號與模擬信號對比，既能驗證仿真模擬結果的準確性，又能應用于激光雷達的性能指標等方面的分析上，具有比較高的實際應用價值。 第二章 激光雷達的原理第一節(jié) 激光雷達系統(tǒng) 一個標準的激光雷達系統(tǒng)應該包含以下部件：激光器、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng)。它的工作原理圖我們可以用下圖表示： 其基本原理如上圖所示，首先由發(fā)射系統(tǒng)產生一束特定功率的激光束，經過大氣傳播輻射后到達目標，目標反射回來的回波經過接收系統(tǒng)接收后進入信號處理系統(tǒng)，我們將采集卡上獲取的信息錄入計算機，經過信號處理后提取到我們所需要的有用信息，最后經過程序分析后我們可以得到精確的大氣目標信息。第二節(jié) 激光雷達的發(fā)展激光雷達的發(fā)展經歷了由簡單到復雜、由低級到高級的過程。20世紀60年代中期，美國伯金艾莫爾公司研制出世界上第一臺激光跟蹤測量雷達，用于靶場測量。隨后以人造
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