激光脉冲水下传输时域展宽的蒙特卡罗模拟 被引量：9

1

作者 周亚民 吴克启 +2 位作者 陈金来 王忠思 蒋洪晖 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期259-263,共5页

建立蒙特卡罗模型模拟光子的水下传输,研究了激光脉冲水下传输后时间扩展特性,分析了传输距离、光接收面尺寸等系统参数以及海水介质不对称因子、海水有效衰减系数等水质条件对脉冲时间扩展特性的影响,模拟结果表明:传输距离越大,激光... 建立蒙特卡罗模型模拟光子的水下传输,研究了激光脉冲水下传输后时间扩展特性,分析了传输距离、光接收面尺寸等系统参数以及海水介质不对称因子、海水有效衰减系数等水质条件对脉冲时间扩展特性的影响,模拟结果表明:传输距离越大,激光脉冲的时间宽度越宽;光接收面积越大,脉冲时间扩展越严重;海水的前向散射性越强,脉冲的时间宽度越窄;海水有效衰减系数越大,脉冲时间扩展越明显。 展开更多

关键词 激光通信 时域展宽 蒙特卡罗方法 光散射

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时域展宽特性对相关检测性能的影响分析 被引量：3

2

作者 徐伟 何伟基 +3 位作者 陈钱 顾国华 刘晖 张连东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期875-879,共5页

时域展宽是激光回波脉冲的重要特性,也是影响激光雷达相关检测性能的重要因素。建立了考虑时域展宽特性的激光回波脉冲数学模型,以此模型和相关检测原理为基础分析了时域展宽特性对相关检测测距误差、信噪比的影响,从激光发射脉冲的近... 时域展宽是激光回波脉冲的重要特性,也是影响激光雷达相关检测性能的重要因素。建立了考虑时域展宽特性的激光回波脉冲数学模型,以此模型和相关检测原理为基础分析了时域展宽特性对相关检测测距误差、信噪比的影响,从激光发射脉冲的近高斯能量时间分布模型出发,推导了时域展宽系数的计算公式,并对理论分析和计算结果进行了仿真论证。仿真结果表明:回波脉冲时域展宽系数与其衰减系数成反比,与发射脉冲上升时间成正比,随着时域展宽系数的增大,激光雷达相关检测系统测距误差增大,信噪比降低。 展开更多

关键词 激光雷达 时域展宽 相关检测 测距精度 信噪比

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水下激光通信中脉冲时域展宽的模拟计算方法 被引量：6

3

作者 李仅伟 毕卫红 任炎辉 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期569-572,共4页

针对激光脉冲在水下传输时导致脉冲的时域展宽,严重地影响了水下激光通信的性能。以蒙特卡罗模拟为手段,在一定的水质条件下,对激光脉冲经过不同传输距离后的脉冲宽度进行了计算机模拟,模拟结果与实验测量数据相符,精确度高于其他方法,... 针对激光脉冲在水下传输时导致脉冲的时域展宽,严重地影响了水下激光通信的性能。以蒙特卡罗模拟为手段,在一定的水质条件下,对激光脉冲经过不同传输距离后的脉冲宽度进行了计算机模拟,模拟结果与实验测量数据相符,精确度高于其他方法,该方法尤其适用于激光脉冲远距离传输的情况,证明了该方法可准确地计算激光脉冲展宽后的脉宽值,能有效地提高水下激光通信的性能。 展开更多

关键词 水下激光通信 时域展宽 蒙特卡罗 散射作用

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基于时域展宽的光电混合模数转换系统关键技术研究 被引量：2

4

作者 刘彦华 杨文铂 崔明月 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期518-524,共7页

为了满足现代数字信号处理(Digital signal processing,DSP)技术对高速、高精度模数转换的要求,提出采用光电混合的方法解决电子模数转换器存在载流子迁移速率物理极限的问题。提出了一种采用时域展宽光辅助电采样量化方法实现20 GHz高... 为了满足现代数字信号处理(Digital signal processing,DSP)技术对高速、高精度模数转换的要求,提出采用光电混合的方法解决电子模数转换器存在载流子迁移速率物理极限的问题。提出了一种采用时域展宽光辅助电采样量化方法实现20 GHz高速采样的实施方案,对方案中超短光脉冲源、线性啁啾光载波产生、光学时间拉伸、多通道数据重组等关键技术进行了分析,最后,采用采样速率5 GSa/s,模拟带宽3. 2 GHz、量化精度10 b的电子模数转换器(EVQ190)完成了对一个5通道的微波信号时间拉伸系统的数值仿真。通过多通道数据融合和校正方法得到了仿真结果。仿真结果表明:该设计能达到7位以上的有效位。 展开更多

关键词 模数转换器 光电混合 时域展宽 数字信号处理 超短光脉冲源 线性啁啾光载波 光学时间拉伸 多通道数据重组

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上行激光脉冲时域展宽的数值模拟 被引量：1

5

作者 吴方平 章曦 +4 位作者 杨军 王慧 苗仁德 马书云 刘翠翠 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期154-158,共5页

基于蒙特卡罗方法,模拟了海洋上行激光脉冲接收光子数目和光子能量的时间分布受水下激光源深度和海面风速的影响情况。结果表明,海面风速一定时,随着激光源深度的增加,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间延迟增加;峰值高度和峰值宽... 基于蒙特卡罗方法,模拟了海洋上行激光脉冲接收光子数目和光子能量的时间分布受水下激光源深度和海面风速的影响情况。结果表明,海面风速一定时,随着激光源深度的增加,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间延迟增加;峰值高度和峰值宽度呈增加趋势,且出现多个次峰值。激光源深度一定时,对于不同的海面风速,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间,峰值高度和峰值宽度都非常接近,表明风速对激光脉冲的时间扩展效应不起主导作用。 展开更多

关键词 激光探测 时域展宽 蒙特卡罗方法 上行激光

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基于光子晶体光纤的光时域展宽预处理器

6

作者 郑健 蒋经农 李莎 《光电子技术》 CAS 北大核心 2013年第2期107-111,共5页

模数转换器的采样速率和模拟带宽能通过预处理器得到提高。时域展宽就是一个可以提高电子数字转换器性能的技术,它是将模拟信号在数字化前减缓其速度,以实现实时采样。我们证明了1.56TSa/s超高采样率的实时模数转换器,它是通过基于大色... 模数转换器的采样速率和模拟带宽能通过预处理器得到提高。时域展宽就是一个可以提高电子数字转换器性能的技术,它是将模拟信号在数字化前减缓其速度,以实现实时采样。我们证明了1.56TSa/s超高采样率的实时模数转换器,它是通过基于大色散光子晶体光纤的时域展宽预处理完成的。该预处理器利用了大色散光子晶体光纤,将高速的光载波在时域进行大比例展宽,在数字化时处理的是被展宽的信号,因此可以得到超高的采样率。基于大色散光子晶体光纤的时域展宽预处理器不仅能大大缩短所用光纤长度,减小光纤传输损耗,而且还能减少多个掺铒光纤放大器对载波信号带来的畸变。 展开更多

关键词 模数转换 时域展宽 光子晶体光纤 预处理器

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水下脉冲激光传输时域展宽特性研究 被引量：2

7

作者 吴民 刘智 白旭卉 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2014年第4期133-137,共5页

针对水下脉冲激光时域展宽特性与哪些因素有关的问题,本文分别研究了接收端与发射端距离、非对称因子g、海水消光系数三者与展宽之间的关系。通过采取建立光子水下运动模型,进行蒙特卡罗仿真,并运用计算机仿真软件Tracepro进行软件仿真... 针对水下脉冲激光时域展宽特性与哪些因素有关的问题,本文分别研究了接收端与发射端距离、非对称因子g、海水消光系数三者与展宽之间的关系。通过采取建立光子水下运动模型,进行蒙特卡罗仿真,并运用计算机仿真软件Tracepro进行软件仿真,从而得出结论。实验结果表明:在其他因素不变的情况下,只改变单一变量的前提下,距离与消光系数都与脉宽成正比,即变量参数越大,脉冲宽度越大;只有非对称因子g与脉冲宽度成反比,g越大,脉冲宽度越窄。 展开更多

关键词 蒙特卡罗模拟 水下 激光通信 时域展宽

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水下无线光信号的时域展宽特性分析 被引量：3

8

作者 阴亚芳 郭秋平 +1 位作者 段作梁 杨祎 《半导体光电》 CAS 北大核心 2018年第4期578-581,585,共5页

光信号在海水信道中传输时,受其散射影响导致多径传输,使接收到的信号发生时域展宽。分析了水下无线光传输的散射特性,利用蒙特卡洛统计方法,仿真了激光冲激信号在近海海水中的时域展宽特性;通过拟合不同脉宽的光信号,得到了近海海水中... 光信号在海水信道中传输时,受其散射影响导致多径传输,使接收到的信号发生时域展宽。分析了水下无线光传输的散射特性,利用蒙特卡洛统计方法,仿真了激光冲激信号在近海海水中的时域展宽特性;通过拟合不同脉宽的光信号,得到了近海海水中无线光传输的时域展宽模型。结果表明,在近海中冲激信号的时域展宽随传输距离的增加而快速增加,在一定范围内为高斯函数,且近海中光信号的传输距离与传输速率呈指数衰减的关系。 展开更多

关键词 无线光传输 蒙特卡洛 时域展宽 传输速率

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一种基于光时域展宽技术的高速ADC研究

9

作者 吕方兴 李飞 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第1期93-98,共6页

提出了一种基于光学时域展宽技术的高速ADC的设计方案,利用光学的方法将快变信号在时域上进行有效的时间拉伸,从而降低了系统对后端电子ADC的技术要求,实现了对快变信号的超快测量。利用推挽式电光调制器的对称性来消除信号电光调制时... 提出了一种基于光学时域展宽技术的高速ADC的设计方案,利用光学的方法将快变信号在时域上进行有效的时间拉伸,从而降低了系统对后端电子ADC的技术要求,实现了对快变信号的超快测量。利用推挽式电光调制器的对称性来消除信号电光调制时的二次失真,再利用包络去除方法来减小信号幅值的失真度,从而实现被测信号的准确恢复和重建。通过理论推导该方案的实现原理,并进行了相应的实验验证。实验结果表明,该系统可以达到11倍的展宽倍数,能够很好地实现对快变信号的降速处理。 展开更多

关键词 高速ADC 时域展宽 群速度色散 超快测量 电光调制 包络去除

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一种激光脉冲水下传输时域展宽模拟计算方法 被引量：11

10

作者 周亚民 刘启忠 +1 位作者 张晓晖 孙健 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期143-147,共5页

激光脉冲是目前水下无线光通信信号的主要形式,针对水下传输时由多重光散射引起的激光脉冲时域波形展宽问题,采用简单的小角度近似方法进行分析。将经典电子散射理论应用于光子散射研究,从L.B.Stotts模型出发,通过选择合适的水体散射相... 激光脉冲是目前水下无线光通信信号的主要形式,针对水下传输时由多重光散射引起的激光脉冲时域波形展宽问题,采用简单的小角度近似方法进行分析。将经典电子散射理论应用于光子散射研究,从L.B.Stotts模型出发,通过选择合适的水体散射相函数,推导出激光脉冲波形表达式,模拟计算在一定水质条件下脉冲传输不同距离后的脉宽。模拟结果与实验测量数据吻合,并且在较长距离时的精度优于传统模拟方法,验证了该方法的有效性,为解决水下较长距离时激光通信码间串扰问题提供依据。 展开更多

关键词 激光通信 时域展宽模拟 小角度近似 光散射

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激光脉冲水中传输时域展宽特性的分析计算 被引量：11

11

作者 章正宇 周寿桓 眭晓林 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第7期850-854,共5页

推导出不同距离、水质和探测参量情况下激光脉冲在水中传输的时域展宽表达式 ,并提出光波门选通法来代替传统的脉宽检测方法 ,计算结果与实际相符 。

关键词 激光脉冲 水中传输 时域展宽特性 水下激光探测 光波门选通法 计算

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基于选通深度曲线的脉冲激光水下传输时域展宽测量 被引量：2

12

作者 韩宏伟 张晓晖 钟炜 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期128-133,共6页

时域展宽是脉冲激光在水下传输时的重要特性,直接影响蓝绿激光对潜通信和水下激光成像等水下光电应用的性能。推导了选通深度曲线的特征参数与脉冲激光回波波形参数和增强型电荷耦合器件(ICCD)选通波形参数的关系,从而提出了基于选通深... 时域展宽是脉冲激光在水下传输时的重要特性,直接影响蓝绿激光对潜通信和水下激光成像等水下光电应用的性能。推导了选通深度曲线的特征参数与脉冲激光回波波形参数和增强型电荷耦合器件(ICCD)选通波形参数的关系,从而提出了基于选通深度曲线的脉冲激光水下传输时域展宽测量方法。利用所搭建的高重频脉冲激光水下成像系统,在大型室内船池中进行实验测量。结果表明,所提方法能够有效完成脉冲激光在水下传输时的时域展宽测量,尤其适用于远距离传输的情况。 展开更多

关键词 测量 水下光电探测 时域展宽 选通深度曲线 方差

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锥形微纳光纤激发相干反斯托克斯拉曼散射光谱研究

13

作者 侯铭泽 陈海童 张永宁 《光电技术应用》 2024年第4期6-10,48,共6页

从数值仿真和实验测量方面验证了使用锥形微纳光纤代替聚焦物镜产生相干拉曼散射信号的可行性。通过数值计算以及实验测量分析了超短脉冲在锥形微纳光纤中的传输特性,证明锥区长度为5cm的锥形微纳光纤可以有效保证超短脉冲在其中传输时... 从数值仿真和实验测量方面验证了使用锥形微纳光纤代替聚焦物镜产生相干拉曼散射信号的可行性。通过数值计算以及实验测量分析了超短脉冲在锥形微纳光纤中的传输特性,证明锥区长度为5cm的锥形微纳光纤可以有效保证超短脉冲在其中传输时的时域和谱域特性,并且功率衰减较小,850~1100nm波长范围内的实测插入损耗最大值不超过1.05dB,平均值0.84dB。然后,使用锥形微纳光纤成功探测到环己烷在2853cm^(-1)位置处的拉曼共振峰,证明了使用锥形微纳光纤激发相干拉曼光谱的可行性。使用锥形微纳光纤激发相干拉曼光谱具有信号激发灵活方便,摆脱了传统空间光学的约束,为相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering,CARS)系统在内窥成像领域和微创检测领域的发展提供了一种新的途径。 展开更多

关键词 锥形微纳光纤 相干反斯托克斯拉曼散射光谱 广义非线性薛定谔方程 时域展宽 光谱偏移 功率损耗

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海洋湍流外尺度对高斯光束传输特性的影响 被引量：3

14

作者 杨祎 聂欢 +4 位作者 王晓波 张建磊 和晗昱 邱晓芬 朱云周 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期106-118,共13页

针对功率谱反演法模拟的海洋湍流相位屏中缺乏外尺度对光学特性影响的模型,基于Nikishov海洋湍流功率谱模型,提出一种指数型外尺度的Nikishov谱的修正模型,并通过功率谱的收敛性质及标准化光谱对该模型进行验证。相比于已有的包含外尺... 针对功率谱反演法模拟的海洋湍流相位屏中缺乏外尺度对光学特性影响的模型,基于Nikishov海洋湍流功率谱模型,提出一种指数型外尺度的Nikishov谱的修正模型,并通过功率谱的收敛性质及标准化光谱对该模型进行验证。相比于已有的包含外尺度参量的功率谱模型,该修正谱形式较为简单,便于分离变量,可在后续的研究中基于波动光学理论借助超几何函数对光学参量理论公式进行推导。基于该功率谱修正模型建立复合海水信道湍流相位屏仿真模型,针对功率谱反演法生成的相位屏存在低频信息不足的缺陷采用低频次谐波进行补偿,通过光线追踪的蒙特卡洛统计方法分析了湍流外尺度对高斯光束光学特性以及信号时域扩展特性的影响。波动理论数值计算与基于相位屏的仿真结果一致表明:在弱湍流条件下,海洋湍流外尺度对准直高斯光束光束扩展、质心漂移特性的影响较大,对光强闪烁的影响较小;海洋湍流外尺度对时域展宽影响较小,湍流影响下的信号时域扩展与传输距离近似呈现二次函数关系。 展开更多

关键词 水下无线光通信 湍流外尺度模型 相位屏模型 光学特性 时域展宽特性

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一定背景噪声下的水下光PPM信道容量分析 被引量：4

15

作者 周亚民 刘启忠 +1 位作者 张晓晖 李方 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期375-378,共4页

根据水下光信道的特点,在分析光PPM信号接收模型的基础上,从信息论出发,研究了在一定背景噪声下,采用软判决解调时,脉冲时域展宽、单位脉冲能量、单位时帧传信时隙数等信道参数对光PPM信道容量的影响。模拟计算结果表明:信道容量和信息... 根据水下光信道的特点,在分析光PPM信号接收模型的基础上,从信息论出发,研究了在一定背景噪声下,采用软判决解调时,脉冲时域展宽、单位脉冲能量、单位时帧传信时隙数等信道参数对光PPM信道容量的影响。模拟计算结果表明:信道容量和信息传输速率均随脉冲宽度的增大而减小,随脉冲能量的增大而增大,随传信时隙数增大而表现出先增大后减小,最后趋于零的趋势,存在最佳传信时隙数,使信道容量和信息传输速率分别达到最大,为设计水下光无线通信系统提供一定的理论依据。 展开更多

关键词 激光通信 信道容量 信息论 脉冲时域展宽

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一种用于水下距离选通成像的变步长扫描方法 被引量：2

16

作者 韩宏伟 张晓晖 葛卫龙 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期226-229,259,共5页

为了扫描时既减少"切片"数目又保证图像质量,采用一种用于距离选通水下激光成像的变步长的延迟递增方法,首先通过辐射探测理论和景深原理确定接收镜头的焦距和对焦位置以及系统需要扫描的范围,再依据水下激光脉冲时域展宽理... 为了扫描时既减少"切片"数目又保证图像质量,采用一种用于距离选通水下激光成像的变步长的延迟递增方法,首先通过辐射探测理论和景深原理确定接收镜头的焦距和对焦位置以及系统需要扫描的范围,再依据水下激光脉冲时域展宽理论确定延迟递进的步长和相应的选通门宽,最后进行了仿真计算和实验。结果表明,在保证图像质量的同时,基于该方法的距离选通成像系统可在7个脉冲成像内完成对15m到48.6m范围的扫描。实验结果证明了该方法的有效性,从而为距离选通技术的实用化发展提供了有益的尝试。 展开更多

关键词 成像系统 变步长扫描 时域展宽 距离选通

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潜艇激光光场时间分布的数值模拟 被引量：1

17

作者 吴方平 章曦 +4 位作者 杨军 王慧 苗仁德 马书云 刘翠翠 《科技资讯》 2015年第18期191-192,共2页

采用蒙特卡罗抽样方法,模拟了潜艇激光光场的时间分布,结果发现激光源深度一定时,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间、峰值高度和峰值宽度基本都不随海面风速变化;海面风速一定时,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间和峰值数目... 采用蒙特卡罗抽样方法,模拟了潜艇激光光场的时间分布,结果发现激光源深度一定时,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间、峰值高度和峰值宽度基本都不随海面风速变化;海面风速一定时,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间和峰值数目受激光源影响较大,表明相比海面风速,激光源深度对激光通信的影响较大。 展开更多

关键词 激光探测 时域展宽 蒙特卡罗方法

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瞬态高速光子多普勒测速技术研究现状及展望 被引量：5

18

作者 吕林杰 武腾飞 +3 位作者 韩继博 夏传青 张大治 梁志国 《计测技术》 2021年第2期64-72,共9页

面对短时间、高速度等极端测量条件的挑战,光子多普勒测速系统朝向更大测速范围、更高时间分辨力、更高灵敏度和多点测量能力四个方面快速发展。首先文章详细介绍了光子多普勒系统测速原理和背景;其次对测量速度在100 m/s以上、记录时... 面对短时间、高速度等极端测量条件的挑战,光子多普勒测速系统朝向更大测速范围、更高时间分辨力、更高灵敏度和多点测量能力四个方面快速发展。首先文章详细介绍了光子多普勒系统测速原理和背景;其次对测量速度在100 m/s以上、记录时间为纳秒级的瞬态高速光子多普勒测速系统的经典改进方法和发展现状进行了分类和总结;然后着重介绍时域展宽技术中,时间拉伸和时间透镜两种方法在光子多普勒测速系统中的应用,结合两者时间放大特点和应用潜力进行了探讨;最后总结了瞬态高速光子多普勒测速系统现阶段遇到的问题并对其未来发展做出展望。 展开更多

关键词 瞬态高速 光子多普勒测速 时域展宽 时间拉伸 时间透镜

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导波雷达液位计的回波信号处理电路设计

19

作者 兰茂亮 赵辉 刘伟佳 《自动化信息》 2010年第10期34-36,共3页

该文简要地介绍了雷达液位计的分类和导波雷达液位计的测量原理，在此基础上设计出导波雷达液位计的回波信号处理电路，并详细地分析了回波信号的处理过程。所设计的电路简单实用，而且系统运行稳定，能满足工业测量要求。

关键词 导波 窄脉冲 时域脉冲展宽 时域反射测定法

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水下激光距离选通成像系统的模型与极限探测性能研究 被引量：22

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作者 韩宏伟 张晓晖 葛卫龙 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期220-226,共7页

为了改善现有水下激光距离选通成像建模方法在收发时序和器件特性方面的不足,提出了一种改进的系统模型。该模型以一维(1D)方波信号为研究对象,通过计算该信号的输出信噪比来评价成像系统的性能。模型考虑了水下激光脉冲的时域展宽和增... 为了改善现有水下激光距离选通成像建模方法在收发时序和器件特性方面的不足,提出了一种改进的系统模型。该模型以一维(1D)方波信号为研究对象,通过计算该信号的输出信噪比来评价成像系统的性能。模型考虑了水下激光脉冲的时域展宽和增强型电荷耦合装置(ICCD)的增益噪声特性以对现有模型的不足进行改进。通过模拟计算与实际水下激光距离选通成像系统所采集的图像相对比的方法验证了模型正确性,又通过对系统在不同水质下极限探测距离的仿真计算表明距离选通技术对人形暗目标的探测、识别和认清距离达到了9,7.5和7个衰减长度,从而证明了距离选通技术能够有效探测劣质水况下的中小目标。 展开更多

关键词 成像 距离选通模型 信噪比 一维方波信号 时域展宽

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