BF-调频连续波激光探测技术-赵继广,杜小平,曾朝阳 国防工业出版社 9787118099 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵继广，杜小平，曾朝阳 著

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• 激光探测
• 调频连续波
• BF激光
• 雷达
• 国防工业出版社
• 赵继广
• 杜小平
• 曾朝阳
• 光电技术
• 信号处理
• 精密测量

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118099331

商品编码：29796695471

包装：平装

出版时间：2015-04-01

图书基本信息
图书名称	调频连续波激光探测技术	作者	赵继广,杜,曾朝阳
定价	65.00元	出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118099331	出版日期	2015-04-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装

内容简介

本书紧密结合复杂战场环境对激光探测系统在探测精度、抗干扰性能方面的军事需求，在综合分析、比较外相关领域发展的基础上，将微波雷达中调频连续波探测技术与激光测距技术相结合，系统介绍了一种新体制激光近距离探测技术--调频连续波激光探测技术，该技术在近距离具有定距精度高、抗干扰能力强等优点。

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目录

章 绪论 1.1 典型激光探测技术体制基本原理及特点 1.1.1 典型激光探测技术体制分类 1.1.2 脉冲飞行时间激光探测技术基本原理与特点 1.1.3 脉冲增益调制激光探测技术基本原理与特点 1.1.4 光子计数激光探测技术基本原理与特点 1.1.5 鉴相式连续波激光探测技术基本原理与特点 1.1.6 调频连续波激光探测技术基本原理与特点 1.1.7 激光三角探测技术基本原理与特点 1.2 调频连续波激光探测技术优势与应用前景 1.2.1 调频连续波激光探测技术优势 1.2.2 调频连续波激光探测技术应用前景 1.3 调频连续波激光探测技术现状及发展趋势 1.3.1 调频连续波激光探测技术总体现状及趋势 1.3.2 调制与发射关键技术现状及趋势 1.3.3 光电混频接收关键技术现状及趋势 1.3.4 信号处理关键技术现状及趋势 参考文献 第2章 调频连续波激光探测机理 2.1 调频连续波激光探测基本原理 2.2 调频连续波激光探测系统基本组成 2.3 调频连续波激光测距方程 2.4 距离分辨力和测距精度 2.5 激光测距的多普勒效应 参考文献 第3章 调频连续波激光探测调制发射 3.1 调频连续波激光调制发射原理及系统组成 3.1.1 调频连续波激光调制原理 3.1.2 调制发射系统组成及关键技术 3.2 线性调频信号生成 3.2.1 线性调频信号的生成方法概述 3.2.2 基于DDS的Chirp信号生成 3.2.3 Chirp信号参数对FMCW激光探测系统性能的影响分析 3.3 激光高频宽带调制与放大 3.3.1 常用激光调制方法及原理 3.3.2 FMCW激光探测系统大功率宽带调制 3.3.3 已调激光的放大 3.4 激光发射光学系统 3.4.1 激光传输特性与准直扩束 3.4.2 常用激光发射光学系统 3.4.3 FMCW激光探测发射光学系统构建 参考文献 第4章 调频连续波激光探测混频接收技术 4.1 调频连续波激光混频接收原理及系统组成 4.1.1 调频连续波激光探测光电混频原理 4.1.2 混频接收系统组成 4.2 FMCW激光探测接收系统的实现结构 4.2.1 电混频光接收机前端实现结构 4.2.2 光电混频光接收机前端实现结构 4.2.3 电混频与光电混频接收机性能比较 4.3 基于量子阱电光反射调制器和电压调制光电探测器的光电混频 4.3.1 基于量子阱电光反射调制器的光电混频方法 4.3.2 基于电压调制光电探测器的光电混频方法 4.4 基于ICCD的光电混频 4.4.1 基于ICCD的光电混频方法概述 4.4.2 ICCD电子轰击倍增过程过剩噪声因子 4.4.3 ICCD光电混频模型 4.5 基于EBAPS的光电混频 4.5.1 EBAPS概述 4.5.2 EBAPS电子轰击倍增过程过剩噪声因子 4.5.3 EBAPS光电混频模型 4.6 基于MSM的光电混频 4.6.1 MSM概述 4.6.2 MSM电压—电流模型 4.6.3 MSM光电混频模型 4.6.4 MSM光电混频性能 4.7 基于APD的光电混频 4.7.1 APD概述 4.7.2 APD电压—电流模型 4.7.3 APD光电混频模型 4.7.4 APD光电混频性能 参考文献 第5章 调频连续波激光探测信号处理方法 5.1 调频连续波激光探测回波信号特性 5.1.1 中频信号时域分析 5.1.2 中频信号频域分析 5.1.3 FMCW激光探测信号的多普勒效应分析 5.1.4 近距高速目标回波信号频谱及TBP影响分析 5.1.5 中频信号的噪声频域统计特性 5.2 调频连续波激光探测信号检测方法 5.2.1 频域过门限检测方法 5.2.2 基于频域自适应阈值的恒虚警检测方法 5.3 回波信号的距离—速度解耦 5.3.1 距离—速度解耦合分析 5.3.2 调频连续波激光探测信号模糊函数 5.3.3 距离一速度解耦原理 5.4 中频信号频谱细化方法 5.4.1 频谱细化方法概述 5.4.2 时域补零法 5.4.3 基于实输出结构的ZFFT变换法 5.4.4 Chirp—Z变换法 5.4.5 FFT—Chirp—Z频谱细化方法 5.4.6 频谱细化方法性能分析 5.5 调频连续波激光探测目标信息提取方法 5.5.1 基于二维傅里叶变换的目标信息提取方法 5.5.2 基于距离补偿的目标信息提取方法 5.5.3 基于速度补偿的目标信息提取方法 5.5.4 基于参数估计的目标距离与速度信息快速提取方法 5.5.5 基于二次混频和变周期调频解耦的多目标信息提取方法 5.5.6 基于余弦变换的多目标分辨方法 参考文献 第6章 调频连续波激光探测性能分析 6.1 调频连续波激光探测性能影响因素 6.1.1 发射子系统对探测性能的影响因素分析 6.1.2 接收子系统对探测性能的影响因素分析 6.1.3 传输介质对探测性能的影响因素分析 6.1.4 信号处理子系统对探测性能的影响因素分析 6.2 激光器调制发射对探测性能的影响 6.2.1 探测系统光源的影响分析 6.2.2 发射激光信号调制特性的影响分析 6.3 调频连续波激光探测接收对探测性能的影响 6.3.1 接收光学系统对信噪比的影响 6.3.2 探测器对信噪比的影响 6.3.3 信号解调系统对信噪比的影响 6.3.4 中频信号调理模块对信噪比的影响 6.4 传输介质对调频连续波激光探测性能的影响 6.4.1 激光探测系统在气溶胶环境下的探测过程分析 6.4.2 气溶胶的散射特性 6.4.3 气溶胶对FMCW激光信号传输的影响 6.4.4 FMCW激光探测系统气溶胶后向散射特性分析 参考文献

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文摘

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序言

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激光探测技术的深邃奥秘与前沿应用 自20世纪60年代激光器诞生以来，人类便开启了利用光波探测与感知世界的全新篇章。激光，以其单色性好、相干性强、方向性极佳等特性，为测量、通信、医疗、工业加工乃至国防军事等众多领域带来了革命性的变革。在这其中，激光探测技术扮演着至关重要的角色，它如同人眼的延伸，能够以前所未有的精度和效率，捕捉和分析环境中的信息。 激光探测技术的根基在于激光与物质相互作用时产生的各种效应，并将其转化为可识别和处理的信号。这些效应包罗万象，从简单的反射、散射，到更复杂的吸收、荧光、拉曼散射，再到非线性光学效应，每一种都蕴含着独特的物理原理，等待着被人类工程师和科学家们发掘和利用。 核心探测原理与技术分支 激光探测技术并非单一的体系，而是由一系列相互关联又各具特色的分支构成。理解这些分支，是深入掌握激光探测技术的关键。 激光测距技术： 这是激光探测最直观也是最广泛的应用之一。通过测量激光脉冲从发射到被目标反射回来的往返时间，结合光速，便能精确计算出目标距离。这种技术早已超越了简单的“尺子”，发展出激光雷达（LiDAR）、激光测距仪等，广泛应用于地形测绘、自动驾驶、建筑测量、军事侦察等领域。其精度随着激光脉冲宽度、探测器响应速度以及信号处理算法的不断优化而持续提升。例如，连续波（CW）激光雷达通过分析相位差或多普勒效应来测距，而脉冲激光雷达则以时间飞行（ToF）原理为主。 激光光谱分析技术： 物质的光谱特征是其“身份证”。当激光照射到物质上时，会与物质分子或原子发生能量交换，产生特定波长的吸收、发射或散射光。通过分析这些光谱信号，可以辨别物质的成分、浓度、分子结构，甚至温度和压力。其中，拉曼光谱技术通过分析激光与物质分子非弹性散射产生的拉曼峰，能够提供极其精细的分子振动信息，对化学物质鉴定、材料科学研究、生物分子检测等有着不可替代的作用。激光诱导击穿光谱（LIBS）则通过高强度激光瞬间烧蚀样品表面，产生等离子体，并分析其发射光谱，实现对元素成分的快速定性定量分析。 激光多普勒技术： 当激光源或被探测物体相对运动时，反射回来的激光频率会发生偏移，这便是多普勒效应。通过测量这种频率偏移的量，可以精确计算出物体的速度。激光多普勒测速仪（LDV）在流体力学研究、航空航天、工业过程监控等领域发挥着重要作用，能够非接触式地测量流体速度、叶片转速等。 激光成像技术： 传统的成像技术依赖可见光，而激光可以拓展成像的维度。例如，激光扫描成像技术通过逐点扫描的方式，构建出高分辨率的二维或三维图像。全息成像则利用激光的相干性，记录物体的三维信息，能够重建物体的真实三维形貌。此外，激光夜视技术和激光穿透成像技术，如通过散射介质的激光成像，更是打破了环境的限制，为夜间或复杂环境下的目标探测提供了可能。 激光干涉技术： 激光的极高相干性使其成为干涉测量的理想光源。通过将激光分成两束，让其中一束与目标相互作用后与另一束参考光束进行干涉，可以测量出极微小的长度变化，其精度可达纳米甚至亚纳米级别。激光干涉仪在精密测量、光学器件制造、引力波探测等前沿科学领域有着至关重要的应用。 关键元器件与系统构成 一个完整的激光探测系统，通常由以下几个关键部分组成： 激光光源： 这是系统的“心脏”，提供高强度、单色性好的激光束。根据应用需求，可以选择不同类型、不同波长的激光器，如半导体激光器、光纤激光器、固体激光器、气体激光器等。激光器的脉冲特性（脉冲宽度、重复频率）和输出功率也是决定探测性能的重要参数。 光学系统： 包括透镜、反射镜、棱镜、分束器等，用于聚焦、准直、改变激光束方向，以及收集目标反射或散射的光信号。光学系统的设计直接影响着激光束的指向精度、能量利用效率以及探测范围。 探测器： 将接收到的激光信号转化为电信号，是系统的“耳朵”。探测器的类型多种多样，如光电二极管（PIN、APD）、光电倍增管（PMT）、CCD、CMOS图像传感器等，其响应速度、灵敏度、量子效率等参数直接决定了探测系统的信噪比和动态范围。 信号处理与数据分析单元： 这是系统的“大脑”，负责对探测器输出的电信号进行放大、滤波、模数转换，并根据具体的探测原理进行解算和分析。现代激光探测技术高度依赖于高性能的数字信号处理器（DSP）和强大的算法，例如傅里叶变换、相关分析、机器学习等，以从复杂的背景噪声中提取有用的目标信息。 前沿发展趋势与挑战 激光探测技术正朝着更加智能化、集成化、小型化和高性能化的方向发展。 微型化与集成化： 随着 MEMS（微机电系统）和片上系统（SOC）技术的发展，激光探测器和相关光学元件正被集成到微小芯片上，使得激光探测系统更加便携、功耗更低，能够嵌入到更多设备中，如智能手机、无人机等。 多功能集成： 将多种探测原理集成到同一个系统中，实现同时进行测距、测速、成分分析等，可以大大提高探测效率和信息丰富度。例如，集成了LiDAR和光谱分析功能的传感器，能够同时绘制三维地图并识别环境中存在的化学物质。 人工智能与机器学习： 人工智能技术在激光探测领域的应用日益广泛，尤其是在目标识别、背景抑制、异常检测、数据融合等方面。机器学习算法能够从海量数据中学习目标特征，提高探测的准确性和鲁棒性，尤其是在复杂和动态的环境中。 量子技术赋能： 量子激光器、量子探测器以及量子信息处理技术的发展，预示着激光探测将进入一个全新的时代。量子激光器能够提供更高亮度和更强相干性的光源，而量子探测器则能够突破经典探测的灵敏度极限，实现超高精度测量。 然而，激光探测技术的发展也面临着诸多挑战。例如，在复杂多变的环境中（如大雾、雨雪、强风、强光干扰），如何保证探测的稳定性和可靠性；如何降低系统的成本，使其更易于普及；以及如何应对潜在的安全和隐私问题。 结语 激光探测技术，作为一门跨越光学、电子学、材料科学、计算机科学等多个学科的交叉领域，其发展历程是一部不断挑战极限、追求精准的科技史诗。从最初简单的测距，到如今能够精准识别物质成分、绘制复杂三维场景，激光探测技术已经渗透到我们生活的方方面面，并持续推动着科学探索和社会进步的步伐。未来，随着技术的不断突破和创新，我们有理由相信，激光探测将为人类认识和改造世界提供更强大的能力，解锁更多未知的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

我通常对那些泛泛而谈、堆砌概念的书籍是敬而远之的。这本书的标题“BF-调频连续波激光探测技术”就显得非常具体和聚焦，直指核心技术领域。我希望在阅读过程中，能感受到作者们对细节的极致追求。例如，在对系统噪声模型建立时，是否充分考虑了大气湍流、温度漂移等环境因素对激光器自身稳定性的影响？这些在教科书中常常被简化处理的实际问题，恰恰是决定工程项目成败的关键。我还留意到，这本书的引用文献部分似乎非常详尽，这表明作者在撰写过程中做了大量的文献调研工作，力求站在巨人的肩膀上，而不是闭门造车。希望这本书不仅仅是知识的罗列，更是一种技术思想的传承和方法论的指导，能启发我从更深层次去思考现有技术架构的优化潜力。

评分☆☆☆☆☆

从侧面了解到的信息是，这本书在内容组织上采取了一种螺旋上升的结构，初学者可以从前几章建立基础认知，而有经验的工程师则可以直接深入到特定章节进行查阅和攻克技术难题。这种结构设计非常人性化，体现了作者对不同层次读者的体贴。我个人对其中关于多普勒频移与目标速度联合估计的部分非常感兴趣，特别是如何利用先进的信号处理技术来解耦距离和速度的模糊性，从而在保证探测范围的同时，提升速度测量的精度。如果书中能提供清晰的数学推导和物理图像解释，那就太棒了。这本书的出版，无疑为国内相关领域的研究提供了一个高质量、高标准的参考蓝本，避免了在技术探索中走不必要的弯路。期待能早日细读，并将其中的精髓融入到我目前负责的项目中去，相信它能带来实质性的技术突破。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前接触过一些同类的激光技术书籍，但很多都因为过于偏重理论推导，导致实际应用层面的指导性不强，读起来非常晦涩，常常需要反复查阅其他资料才能理解。然而，从这本书的章节标题来看，它似乎更注重将复杂的物理原理与实际的工程实现相结合。我特别期待它在信号处理和数据反演部分能展现出其独到之处，比如如何在高噪声背景下实现高精度的距离和速度测量。我希望作者能提供一些具体的案例分析或者仿真结果对比，这样能更好地帮助我们理解不同算法的优劣势和适用场景。如果书中能加入一些软件实现上的小贴士，哪怕是伪代码级别的参考，那对我们这些需要快速将理论转化为工程实践的人来说，简直是无价之宝。总之，这本书给我的初步印象是“理论扎实，应用导向”，希望它能真正填补当前市场上现有文献的一些空白。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调配上简洁的字体，立刻就营造出一种专业而又不失深度的氛围。我拿到手的时候，首先被它的装帧质量吸引住了，纸张厚实，印刷清晰，即便是复杂的图表和公式看起来也赏心悦目，这对于一本技术性很强的书籍来说至关重要。从目录上看，内容覆盖面广，从基础理论到前沿应用都有涉猎，特别是对一些核心算法的剖析，似乎下足了功夫。我个人比较关注激光在特定环境下的干扰抑制问题，希望这本书能在这一块提供一些独到的见解和实用的解决方案，而不是仅仅停留在理论层面。整体感觉，这本书的定位非常清晰，目标读者群体明确，相信它能成为相关领域研究人员和工程师案头常备的参考资料。这本书的排版也做得很好，段落之间留白得当，阅读起来不会觉得压抑和疲劳，这对于长时间的深度阅读体验来说，是一个极大的加分项。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者团队背景令人信服，几位专家的名字在业内是很有分量的，这无疑为本书的权威性提供了坚实的保障。我关注到书中似乎对调频连续波（FMCW）激光雷达的非线性调频误差补偿有深入的探讨，这在实际应用中是影响探测精度的关键瓶颈之一。很多现有的解决方案要么过于简化，要么过于依赖昂贵的外部设备进行校准。我非常好奇作者们提出的是怎样一种集成化、高鲁棒性的补偿策略。如果这本书能系统地梳理出从理论建模到硬件实现中所有潜在的误差源，并提供一套闭环的优化流程，那它的价值将远远超过一本普通的教材。另外，对于新一代高重复频率激光源的特性描述，是否也做了前瞻性的介绍？毕竟技术更新迭代很快，一本优秀的参考书需要具备一定的预见性，能够引导读者看到未来的发展方向。