战术用脉冲激光测距仪

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1、维普资讯http://www.cqvip.com战术用脉冲激光测距仪测距方程和测距性能研究及其应用谭宇(华中精密仪器研完所———面i枝城443304)[摘要]采用信噪比(sNR)分析和计算脉冲激光测距仪的测距方程、大气性能、测距概率和虚警率及测距误差、测距速率误差等，为系统设计、应用和研究提供依据。关键词脉冲激光测距仪信噪比刹距方程测距性能J，_—————————一一——_————一1引言战术用直接探测接收器的脉冲激光测距仪，测距波长目前可用0．53Fm，0．69Fm，0．8～0．85Fm，1．06Fm，1．54．um，2．8．urn，

2、5．3．urn，10．6．urn等8个波段。而多数应用中，1．06Fm的Nd：YAG、1．54Fm的喇曼频移Nd：YAG和Er：玻璃、10．6．urn的CO。等3个波段四大类脉冲激光测距仪。上述四类脉冲激光测距仪的通用性能要求见表1。R860PEPO和N860PEPO中的通信函数则屏蔽了面向汇编语言的低级访问操作，扩充了面向复杂的消息数据结构的高级访问操作。这种方法能够有效地维护通信缓冲区、提高通信效率，不仅很好地解决了DOs进程和Windows进程之间的实时通信问题，也为类似问题提供了一个很好的思路。在用户的并行任务执行过程中，PFS

3、860监视系统的状态，并把状态变化信息实时插入消息队列。与此同时，与PFS860并发执行的Windows进程8600UT实时查询消息队列．把系统的状态变化消息可视化地显示在图形窗口中。此外，8600UT模块还对系统状态变化信息进行时间统计。这样，在程序运行结束后，8600UT能给出运行过程的性能分析，并以可视化的图表方式加以显示。参考文献1求伯君深入DOS编程．北京大学出版社，1993-ISBN730102039-2／TP·1682刘晓华，樊建平．李国杰．并行程序设计环境综述-计算机世界报，1993维普资讯http://www.cqvi

4、p.com图1所示战术用脉冲激光测距仪的测距原理框图。脉冲激光测距仪是通过测量脉冲激光，由激光器到目标的往返时间计算目标距离的仪器。其测距原理公式为：维普资讯http://www.cqvip.com1998年第3期(总第7l期)电光与控制59R—cT／2<>(1)式中：R为测距仪到目标距离(m)；T为脉冲激光的往返时间(s)；c为真空中的光速(2．988×10m／s)；为光路上的平均折射指数。2．2测距方程目前，国内文献中测距方程大都用常用公式计算。本文提出脉冲激光测距仪在复杂环境下采用信噪比(SNR)对不同目标进行测距性能分析，

5、具有以下优点：(1)能用于战术火控系统；(2)可在已知虚警率条件下用SNR计算测距概率；(3)在消光比测试中用SNR计算灵敏度。脉冲激光测距仪用SNR分析和计算的测距方程为：SRNN!RI~一Jalzd~o．·h·．exp[一—2(k—R+<—CL>)式中：J为激光辐射强度(W／sr)；n为接收器视场内目标所对立体角(sr)；NEI为接收器噪声等效辐射度(W／m)；d为发射、接收器的微分立体角(sr)；，为目标后向反射系数(sr-1)；为脉冲激光经目标的展宽效率；为大气消光系数之和(m)；R为到目标的斜距(m)；为模糊大气的质量消光系数

6、(m／g)；c为模糊大气的平均质量浓度(g／m)；L为能见光路上模糊大气的光程(m)；为光路上模糊大气的平均浓度与光程长的乘积(g／m)。2．2．1功率积分脉冲激光测距仪对不同目标测距时，功率积分计算的三种典型示例。(1)测距仪对典型坦克测距．目标比接收器视场大。总功率计算式为：rf1Jd一IJLdto—PL％(3)JDJF0v式中：FOV为接收器视场立体角(sr)；为测距仪发射的总峰值功率(w)；为激光能量效率。(2)测距仪对电线网测距．整个电线网和接收器视场～样大，而单根电线远远小于接收器视场。总功率计算式为：rrrl口lz

7、dto=J1F0llzdd口(4)式中：FOV为接收器水平视场(rad)；口和分别为水平角和垂直角(rad)。若目标极小，照射于目标上的光强不变，则接收器视场内总功率即为各个目标上功率积分之和。计算式为：frIJLd一(IJLld)(1’r／R)(5)J“式中：丁／R为激光束照射于小目标上的强度。(3)测距仪对人造卫星、径向迎面来袭导弹或飞机等目标测距，测距用激光辐射强度很弱，视场内总功率计算式为：r1Jdto一(J)nr一(J)(Ar／R)(6)JD式中：珥为目标的视差角(sr)；Ar为激光在目标上的照射面积(m。)。维普资讯http

8、://www.cqvip.com6O战术用脉冲激光测距仪测距方程和测距性能研究及其应用2．2．2噪声等效辐照度脉冲激光测距仪采用雪崩光电二极管或光电倍增管作探测器，噪声等效辐照度计算式为：NEI=E(X+，