大气湍流对直接探测激光雷达性能影响分析

《大气湍流对直接探测激光雷达性能影响分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第37卷，增刊红外与激光工程2008年9月Vol.37SupplementInfraredandLaserEngineeringSep.2008大气湍流对直接探测激光雷达性能影响分析杨瑞科，刘琦，马春林（西安电子科技大学理学院，陕西西安710071）摘要：在一定探测概率和虚警概率的情况下，讨论了有无大气湍流时激光雷达直接探测的信噪比；基于考虑内尺度的弱湍流闪烁指数，分析了湍流强度、内尺度对探测所需的信噪比的影响；并对于不同光束半径，在束轴上与离轴处探测所需的信噪比也进行了计算。结果表明：湍流越强，其影响越大；波长越短

2、，所要求的SNR越大；内尺度的影响在较短波长和较强湍流时不可忽略，尤其在发射孔径较小、探测点偏离波束中轴时更应考虑其影响。通过分析表明，为了减小湍流对探测系统性能的影响，可以增加发射孔径。关键词：直接探测，信噪比，湍流，激光雷达中图分类号：TN958.98文献标识码：A文章编号：1007-2276(2008)增(激光探测)-0137-04AnalysisoftheinfluenceofatmosphericturbulenceonlidardirectdetectionYANGRui-ke,LIUQi,MAChun-

3、lin(SchoolofScience,XidianUniversity,Xi′an710071,China)Abstract:Underacertainextentofdetectionprobabilityandfalse-alarmrate,thesignal-to-noiseratioofLidardirectdetectionarediscussedwithtakingintoaccountatmosphericturbulenceornot.Basedonthescintillationindexwith

4、inner-scaleintheweak-fluctuationregime,theinfluencesofturbulenceintensityandinner-scaleontherequiredSNRindirectdetectionareanalyzed.TheSNRatbeamaxisandoff-axisarealsocalculatedforvariouslaserbeamradius.Itisshownthatthestrongerturbulenceandtheshorterwavelength,t

5、hemorerequiredSNR.Theeffectofinner-scaleonSNRistakenintoaccountforthestrongerturbulenceandtheshorterwavelength,especially,forsmallertransmissionapertureandlargeroff-axisdistance.TheresultsshowthattherequiredSNRinducedbyturbulenceisreducedbyincreasingproperlytra

6、nsmissionaperture.Keywords:Directdetection,SNR,Turbulence,Lidar0引言器以及各种光电技术等的逐渐发展，激光雷达的发展也有了长足进步，其独特的技术和优势使得目前在军激光雷达是传统的雷达技术与现代激光技术相事和民用的各个领域都有广泛的应用。结合的产物。在激光器问世后的次年，科学家就提出激光雷达探测目标的能力是衡量其系统性能的了激光雷达的设想。40多年来，随着激光器、探测重要指标，它可由激光雷达作用距离方程来描述，但收稿日期：2008-06-16基金项目：西安市

7、科技创新支撑计划-应用发展研究项目资助(YF07008)作者简介：杨瑞科(1963-)，男，陕西眉县人，教授，主要从事电磁（光）波大气传输、光电探测和通信等方面研究。Email:ruikeyang@mail.xidian.edu.cn138红外与激光工程：激光探测、制导与对抗技术第37卷是实际的探测能力却和激光的大气传输以及目标的162餿飭2256r饉飠ΛQl餼特性有密切关系。因此，在对激光雷达系统进行设计σlnI,r=3.93σ1Λ2×饃飴餳飪+W飴飩1+0.52ΛQ飫饉饈餉l和应用时，必须考虑大气传输的影响。激光

8、在大气中传输时引起其能量损耗的主要因素有两方面，一是大1616餑饊0.438(ΛQl)0.056(ΛQl)16饉气中气体分子和气溶胶粒子引起的衰减；另一是由于23藝34餛藝1.29(ΛQ0)饌(3)大气折射率随温度、气压和湿度等的随机起伏造成的(1+0.70ΛQl)(1+0.70ΛQl)餛餷饉饢光强起伏（闪烁）、光束扩展和漂移等湍流效应。对公式