激光雷達目標成像理論建模與仿真

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 研究概況 2
1.2.1 目標的激光散射特性 3
1.2.2 雙向反射分布函數(shù) 4
1.2.3 一維激光距離像 5
1.2.4 二維激光成像特征 9
1.2.5 目標距離多普勒成像特征 10
第2章 粗糙目標表面激光散射基礎理論 15
2.1 引言 15
2.2 粗糙目標表面的基本參數(shù) 15
2.2.1 隨機粗糙面的一階統(tǒng)計量 16
2.2.2 粗糙面高度起伏相關長度 16
2.2.3 功率譜密度 18
2.2.4 均方根斜率 18
2.3 隨機粗糙面建模 20
2.3.1 一維隨機粗糙面建模 20
2.3.2 二維隨機粗糙面建模 22
2.4 隨機粗糙面散射的基礎理論 24
2.5 激光雷達方程 26
2.5.1 激光雷達散射截面 28
2.5.2 粗糙面雙向反射分布函數(shù) 34
2.6 目標的激光雷達散射截面 42
2.7 凸回轉(zhuǎn)體的激光雷達散射截面 44
2.7.1 理論建模 44
2.7.2 算法驗證 46
2.7.3 數(shù)值算例 47
2.8 復雜目標的激光雷達散射截面 50
2.8.1 復雜三維目標消隱和坐標變換 51
2.8.2 復雜目標激光雷達散射截面計算的一般步驟 58
2.8.3 復雜飛機目標的激光雷達散射截面 59
2.9 本章小結 63
第3章 目標激光雷達一維距離高分辨成像 64
3.1 引言 64
3.2 距離高分辨激光雷達散射截面與一維距離像 65
3.2.1 距離高分辨激光雷達散射截面 65
3.2.2 激光一維距離像理論模型 69
3.3 凸回轉(zhuǎn)體距離分辨激光雷達散射截面與激光一維距離像 70
3.3.1 凸回轉(zhuǎn)體距離分辨激光雷達散射截面理論模型 70
3.3.2 凸回轉(zhuǎn)體激光一維距離高分辨成像理論模型 72
3.3.3 典型凸回轉(zhuǎn)體算例 72
3.4 凸體距離分辨激光雷達散射截面與激光一維距離像 76
3.4.1 凸體距離分辨激光雷達散射截面和激光一維距離像的理論模型 76
3.4.2 仿真算例 77
3.5 復雜目標距離分辨激光雷達散射截面與激光一維距離像 79
3.5.1 回轉(zhuǎn)二次*面復合體距離分辨激光雷達散射截面 79
3.5.2 基于三角形面元的復雜目標距離分辨激光雷達散射截面 82
3.5.3 復雜目標激光一維距離像 84
3.6 本章小結 90
第4章 目標的激光后向二維散射強度像 91
4.1 引言 91
4.2 目標表面三角形面元劃分 91
4.3 基于面元坐標系復雜目標激光后向二維散射強度像 93
4.3.1 坐標系的建立 93
4.3.2 基于面元坐標系復雜目標激光后向二維散射強度像建模 94
4.3.3 仿真算例 96
4.3.4 表面材料對激光后向二維散射強度像的影響 97
4.4 朗伯錐柱復合體的激光后向二維散射成像 98
4.4.1 錐柱復合體目標的激光后向二維散射光強 98
4.4.2 成像公式 100
4.5 朗伯雙球的激光后向二維散射成像 103
4.5.1 坐標系的建立 103
4.5.2 散射強度像 105
目 錄 v
4.5.3 朗伯雙球激光后向二維成像仿真結果與討論 107
4.6 復雜目標的激光后向二維散射強度像 113
4.6.1 復合目標建模 113
4.6.2 朗伯表面坦克成像仿真 114
4.6.3 朗伯表面飛機成像仿真 115
4.7 本章小結 117
第5章 粗糙目標激光脈沖后向散射特性 118
5.1 引言 118
5.2 粗糙目標的二維距離像仿真 118
5.3 算例 121
5.3.1 鈍頭錐二維距離像 121
5.3.2 立方體二維距離像 123
5.3.3 三錐體二維距離像 125
5.4 激光二維距離像影響因素分析 127
5.5 本章小結 128
第6章 旋轉(zhuǎn)目標激光后向多普勒成像 129
6.1 引言 129
6.2 旋轉(zhuǎn)凸二次回轉(zhuǎn)體激光后向多普勒成像仿真 129
6.2.1 旋轉(zhuǎn)目標的激光后向多普勒成像仿真 129
6.2.2 旋轉(zhuǎn)凸二次回轉(zhuǎn)體激光后向多普勒譜分析模型 130
6.2.3 典型旋轉(zhuǎn)目標多普勒成像仿真算例 132
6.3 任意旋轉(zhuǎn)目標激光后向散射多普勒成像建模 138
6.4 旋轉(zhuǎn)目標激光散射多普勒成像 140
6.4.1 成像建模方法 140
6.4.2 仿真算例 143
6.5 粗糙目標激光距離散射多普勒成像 149
6.6 本章小結 153
第7章 旋轉(zhuǎn)粗糙目標激光距離多普勒成像 154
7.1 引言 154
7.2 旋轉(zhuǎn)粗糙凸回轉(zhuǎn)體的激光距離多普勒成像 154
7.2.1 縱向積分法 155
7.2.2 橫向積分法 157
7.3 圓錐、圓柱以及復合目標的激光距離多普勒成像 158
7.3.1 圓錐和圓柱的激光距離多普勒成像模型公式 158
7.3.2 朗伯漫反射面 160
7.3.3 粗糙面后向BRDF 對入射角具有指數(shù)分布的情況 162
7.3.4 脈沖平面波退化到平面波 163
7.3.5 復合目標激光距離多普勒成像 165
7.4 本章小結 165
第8章 在軌目標激光距離多普勒成像 167
8.1 引言 167
8.2 空間在軌運動目標激光距離多普勒成像 168
8.2.1 空間在軌運動目標姿態(tài) 168
8.2.2 空間在軌運動目標多普勒成像特征 170
8.3 空間在軌目標飛行地基觀測的實時激光多普勒成像 176
8.3.1 目標坐標系下空間在軌復雜目標飛行模型 177
8.3.2 空間在軌復雜目標的激光多普勒成像仿真模型 178
8.3.3 空間在軌目標飛行地基觀測激光多普勒成像仿真 181
8.4 本章小結 184
參考文獻 185