小型全固態(tài)激光雷達焦平面成像系統(tǒng)仿真.pdf

1、本文小型全固態(tài)焦平面成像激光雷達是以蓋革模式(Geiger mode)雪崩光電二極管(APD)為探測器的三維成像雷達。比掃描式成像雷達有以下優(yōu)點：能夠?qū)崿F(xiàn)單次脈沖發(fā)射成像，時間短，可以安裝在運動平臺上，對偽裝掩蓋的目標在短時間內(nèi)實現(xiàn)多次探測并獲得多幀圖像，然后通過疊加算法獲得較清晰的目標圖像。本文首先介紹了有關雪崩光電二極管(APD)探測器的工作原理，及其探測概率模型，分析了單脈沖探測概率和多脈沖探測概率。根據(jù)激光器的參數(shù)利用雷達方程定

2、量計算了回波強度，為仿真工作提供可靠的現(xiàn)實依據(jù)。在本實驗室原有目標場景庫的基礎上，添加了適合本文分析的目標模型，并進行了仿真實驗。首先，為了分析距離反常，引入均方根誤差評價法(RMSE)，對表面結構不同目標進行了仿真探測，計算了本雷達系統(tǒng)受信噪比(SNR)的影響程度，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，擬合了RMSE-SNR曲線。第二，針對高斯光束在本雷達中成距離像做了仿真實驗，通過與均勻光照射所成距離像的比較，得出了高斯光束在本雷達系統(tǒng)中成像的特點，并提

3、出了生成用于仿真高斯強度像的高斯系數(shù)矩陣的算法。第三，針對相干光成像過程中總會受到散斑噪聲的影響情況，設計了散斑影響距離像仿真方案，進行了仿真實驗，通過與其它噪聲(背景光、暗電流、散射回波)引起的距離像的距離反常做了比較分析。第四，對于接收機孔徑與目標探測概率的關系，設計了仿真方案，編寫了仿真程序，通過仿真實驗得到了單脈沖和多脈沖情況下探測概率—接收機孔徑的關系曲線。并且發(fā)現(xiàn)接收機孔徑在其他參數(shù)確定的情況下，有最優(yōu)孔徑大小。最后，在第四