直接探测激光雷达系统的建模与仿真

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1、第33卷第6期红外与激光工程2004年l2月Vo1．33NO．6InfraredandLaserEngineerinDec．2004直接探测激光雷达系统的建模与仿真张宇，唐勐，陈锺贤，吴杰，孙秀冬，苏建忠。，刘锋。，崔玉平。(1．哈尔滨工业大学应用物理系，黑龙江哈尔滨150001；2．天津津航技术物理研究所，天津300192)摘要：从直接探测激光雷达系统的建模、激光雷达仿真系统的研究、计算机仿真实验等方面介绍了进行激光雷达系统仿真设计的理论和实践。从虚警概率、探测概率、信噪比和阈值噪声比决定最大探测距

2、离的这一角度阐述建立直接探测激光雷达模型；假设在直接检测方式下，探测器噪声可以用高斯概率密度函数表示；考虑了大气分子和气溶胶的吸收和散射作用；仿真系统参数输入中尽可能考虑了实际系统的各种参数要求。仿真实验表明仿真软件能够客观地反映直接探测激光雷达在不同条件下应该探测的结果。关键词：激光雷达；直接探测；系统建模；仿真实验中图分类号：TN958．98文献标识码：A文章编号：1007—2276(2004)06—0572—04Modelingandsimulationoflidarfordirectdetec

3、tionZHANGYu，TANGMeng，CHENZhong—xian，WUJie，SUNXiu—dongSUJian-zhong。，LIUFeng。，CUIYu—ping。(1．DeptartmentofAppliedPhysics，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China；2．TianjinJinhangInstituteofTechnicalPhysics．Tianjin300192，China)Abstract：Basedonavailabl

4、edataandtheoreticalmodels，thecomputersimulationoflaserra—darfordirectdetectionisdemonstrated．Thebasisofthetheorymodeloflaserradarfordirectde—tectionisbuiltonthatthemaximaldetectabledistanceisdecidedbycertaindetectionprobability，false—alarmrate，signalnoi

5、seratioandthresholdnoiseratio．Inthissimulation，itissupposedthatthedetectornoisebedenotedbyGaussianprobabilityintensityfunction，theabsorptionandscatteringofatmosphereandaerosolbeinterpretedbytheUSStandardAtmosphereMode1．Thesimulationresultsshowthatthissi

6、mulationsoftwareofdirect—detectionlidarcangivereasonabledataundervariouspracticalconditimls．Keywords：Lidar；Directdetection；Systemmodeling；Simulationexperiment0引言目标以及目标雷达截面等有关参数，模拟各种条件下激光雷达的探测结果，这些结果的获得可以使激光雷激光雷达系统仿真是基于激光雷达系统建立理达系统的设计者在设计系统时有目的地选择优化的论模型，

7、并结合计算机技术，建立激光雷达系统的仿设计途径，在真实的系统完成之前就能够对系统的性真模型，利用激光雷达系统、激光传输介质、激光雷达能有一个完整的认识。因而，激光雷达系统的仿真是收稿日期：2004—01—21；修订日期：2004—04～24作者简介：张宇(1965一)，男，黑龙江宁安人，硕士，副教授，主要从事激光雷达目标特性、系统仿真及激光雷达探测的统计特性研究。第6期张宇等：直接探测激光雷达系统的建模与仿真573目前激光雷达系统设计和研究不可缺少的环节。关最大距离，仿真实验中正是基于在直接检测方式下

8、、于雷达系统模拟【】已有完整的理论，而对于激光雷达通过给定参数条件决定信噪比，来确定激光雷达所能系统的模拟，国内外也都投入了大量的经费和人员，探测的最大距离。在直接检测方式下，探测器接收到并已有文章～报道，本文从探测概率、虚警概率和大量光子，并产生大量的光电子，其噪声出现的概率信噪比决定探测距离这一角度阐述了直接探测激光密度函数可以用高斯概率密度函数来表示。在线性雷达系统模型的建立并进行了仿真实验。放大条件下，探测器的信号噪声、暗电流噪声、背景噪声和热噪