● 摘要
激光主动侦察技术是光电对抗领域的一项核心新技术，可实现对敌方光电武器系统的探测、告警与定位，具有定位精度高、反应速度快、受杂波干扰小、可探测回波强度高等优点，因而逐步成为光电对抗领域的研究热点。 本文主要研究激光主动侦察系统，基于光电设备的“猫眼效应”，建立数学物理模型，进行回波能量特性的数值模拟与分析，完成系统的总体方案设计，构建原理实验平台，开展不同目标的回波特性研究实验，基于图像特征进行算法设计，实现目标的有效识别与精确定位。论文主要研究内容包括： 首先，光电设备的“猫眼效应”特性研究。建立了不同激光辐照条件下“猫眼效应”的几何光学和物理光学传输模型；在几何光学模型的基础上，仿真分析了发射激光参数、环境参数、目标参数对回波能量大小的影响，得到了回波能量量级；在物理光学传输模型的基础上，运用高斯光束的传输理论，仿真分析了离焦量、目标结构参数、探测距离及入射角对回波能量分布特征的影响。仿真结果可为激光主动侦察系统的总体设计奠定理论和数据基础。 其次，激光主动侦察系统的设计与实现。在 “猫眼效应”回波能量特性研究的基础上，分析了激光主动侦察系统的三个组成部分即发射光学系统、接收光学系统及图像采集处理系统的功能、结构及设计原则，构建了一套包括激光光源、准直扩束单元、接收聚焦单元、光电探测器、图像采集卡等参数的总体系统指标。依据该指标，建立了初步的原理实验平台。 最后，运用构建的原理实验平台，开展了不同目标的回波特性研究实验。在此基础上，开展了图像特征提取算法设计，实现从复杂背景中对猫眼目标的有效识别与定位研究。同时，实验还分析了离焦量、发射激光功率、入射条件及探测距离对回波特性的影响，实验结论与理论分析一致。