粗糙旋轉目標動態(tài)散斑測量與微運動特征檢測.pdf

1、激光散斑測量技術具有非接觸無損傷、實時性好等諸多優(yōu)點，是目前檢測技術的理論和應用研究的熱點。激光散斑攜帶的散射體的信息是進行目標探測、識別、特征分析、以及微運動檢測的重要依據(jù)。本文從粗糙體散射觀察面上散斑場理論出發(fā)，分別數(shù)值分析了后向和雙站接收的散射自旋目標動態(tài)散斑統(tǒng)計特性，提出了錐動目標激光散斑時間-空間統(tǒng)計特性。研究了材料、表面粗糙度、尺寸、速度、視線角和進動角等因素對動態(tài)散斑時間統(tǒng)計特性的影響。論文的主要成果如下：
　　1.

2、根據(jù)了粗糙目標散斑形成機理，以及粗糙度的定義以及檢測技術，研究了激光光照射下運動粗糙目標的激光多普勒特性，給出了旋轉對稱目標的多普勒頻移的理論公式，分析了動態(tài)散斑與多普勒效應在測量目標運動速度上的相關性。
　　2.基于遠區(qū)觀察面散斑場理論，研究了后向散射和雙站散射自旋粗糙目標動態(tài)散斑統(tǒng)計特性，嚴格推導了后向散射和雙站散射自旋目標動態(tài)散斑時間相關函數(shù)的解析表達式。
　　3.研究旋轉目標動態(tài)散斑時序圖測量方法，設計并搭建了多運動

3、姿態(tài)目標動態(tài)激光散斑測量光路。設計了五種尺寸規(guī)格、四種表面粗糙度和三種材料類型的圓柱體和圓錐體目標，并測試了目標表面粗糙度統(tǒng)計特性。分析了目標動態(tài)散斑的影響因素，以及散斑圖像的預處理技術。
　　4.采用多幅圖基于邊緣檢測算法和多幅散斑圖相關函數(shù)算法，提取自旋目標的歸一化時間相關統(tǒng)計特性。通過實驗方獲得了目標動態(tài)散斑的歸一化時間相關函數(shù)曲線，研究了目標幾何尺寸、材料介電參數(shù)，表面粗糙度、不同自旋角速度和視線角對目標動態(tài)散斑時間統(tǒng)計特

4、性的影響。
　　5.推導了錐旋目標動態(tài)散斑時間相關函數(shù)的解析表達式。理論與實驗結合研究了目標材料，表面粗糙度，尺寸規(guī)格，錐動角速度和錐動角對歸一化時間相關函數(shù)的影響，給出了目標錐動角速度、錐動角和尺寸與目標時間統(tǒng)計特性的關系。
　　6.通過實驗獲得了旋轉柱體和錐體目標的動態(tài)散斑時間相關長度，結合粗糙旋轉目標散射理論和優(yōu)化算法，實現(xiàn)了錐旋柱體和錐體的錐旋速度和進動角的反演，檢測出旋轉速度和視線角。其反演結果與實驗設定參數(shù)有很好