抑制海水后向散射噪声的方法
发布时间:2016/2/19 20:46:50 访问次数:1543
利用激光雷达进行海洋探测,存在的最大问题是,光通过海水信道时会被高度散射,GA1050海水的后向散射尤为严重。后向散射光来自海水中大量的悬浮颗粒和水分子,它们使得部分激光能量未到达目标就被反射到激光雷达的接收系统。在光学信号接收端,后向散射光形成了强烈的背景噪声电平,致使探测目标的分辨率降低,对比度变差。来自其他光源(如太阳)的散射光也能产生探测器噪声电平,但相比海水后向散射噪声要小得多。因此,在激光雷达实现对海洋环境参数的监测和水下目标探测中,抑制海水的后向散射是核心问题。
抑制海水后向散射的现有技术可归纳为三种基本方法,即空间滤波法、偏振光检测法和时间门控法。图12.18所示是抑制散射的几种技术。图12.18 (a)所示是空间滤波法,其原理是,根据多次散射的光子会朝随机方向传播,未经散射或散射程度较小的光子则以直线或准直线传播。当探测距离较长时,那些多次散射的光子就很容易远远偏离几何光学所表示出的光束路径。基于这一现象,可以通过缩小景象接收视场以及降低接收器活动区域的方法,让多次散射光落在接收机视场之外,从而减小散射光子对目标分辨率的影响。在实际应用中,将发射系统和接收系统分离,经校准的探测光束和狭窄的景象接收场被设置在一个很远的点相交,以限制发射光束和景象接收场的公共区域,从而使到达光学接收机的散射光尽可能减小。这种技术的缺点是,必须将发射光束和景象的接收场在远程目标上保持同步逐一扫描,同步扫描技术的实现非常困‘难,同时严重降低了系统搜索速率,尤其是在海洋探测这种大面积监测的应用背景下,空间滤波法的搜索速率难以满足要求。
利用激光雷达进行海洋探测,存在的最大问题是,光通过海水信道时会被高度散射,GA1050海水的后向散射尤为严重。后向散射光来自海水中大量的悬浮颗粒和水分子,它们使得部分激光能量未到达目标就被反射到激光雷达的接收系统。在光学信号接收端,后向散射光形成了强烈的背景噪声电平,致使探测目标的分辨率降低,对比度变差。来自其他光源(如太阳)的散射光也能产生探测器噪声电平,但相比海水后向散射噪声要小得多。因此,在激光雷达实现对海洋环境参数的监测和水下目标探测中,抑制海水的后向散射是核心问题。
抑制海水后向散射的现有技术可归纳为三种基本方法,即空间滤波法、偏振光检测法和时间门控法。图12.18所示是抑制散射的几种技术。图12.18 (a)所示是空间滤波法,其原理是,根据多次散射的光子会朝随机方向传播,未经散射或散射程度较小的光子则以直线或准直线传播。当探测距离较长时,那些多次散射的光子就很容易远远偏离几何光学所表示出的光束路径。基于这一现象,可以通过缩小景象接收视场以及降低接收器活动区域的方法,让多次散射光落在接收机视场之外,从而减小散射光子对目标分辨率的影响。在实际应用中,将发射系统和接收系统分离,经校准的探测光束和狭窄的景象接收场被设置在一个很远的点相交,以限制发射光束和景象接收场的公共区域,从而使到达光学接收机的散射光尽可能减小。这种技术的缺点是,必须将发射光束和景象的接收场在远程目标上保持同步逐一扫描,同步扫描技术的实现非常困‘难,同时严重降低了系统搜索速率,尤其是在海洋探测这种大面积监测的应用背景下,空间滤波法的搜索速率难以满足要求。
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