采用半解析蒙特卡洛方法,開發(fā)了一套星載海洋激光雷達(dá)回波信號(hào)的仿真系統(tǒng)。通過輸入激光雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)和仿真的環(huán)境參數(shù),該系統(tǒng)能夠模擬具有不同光學(xué)特性的大氣和海洋的激光雷達(dá)回波信號(hào)。同時(shí)該仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)了用戶友好的軟件界面方便用戶對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行操作,并直觀地看到輸出結(jié)果。利用該系統(tǒng)進(jìn)行了多種仿真,例如不同類型水體以及不同散射相函數(shù)的情況,并將仿真結(jié)果與理論的激光雷達(dá)信號(hào)做了對(duì)比,具有較高的一致性。該系統(tǒng)對(duì)星載海洋激光雷達(dá)探測(cè)機(jī)理的研究有一定的指導(dǎo)意義。 

【文章來源】：紅外與激光工程. 2020年02期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

蒙特卡洛仿真流程圖

光子的散射方向由散射角和方位角決定，方位角φ∈[0,2π)表示相對(duì)于一個(gè)參考方向，光子在平面上投影旋轉(zhuǎn)的角度；散射角θ∈[0,π]表示散射之后的新方向與之前的原始方向之間的角度，光子散射的示意如圖2所示。方位角是在[0,2π)之間均勻分布的，圖所以可以通過設(shè)定一個(gè)均勻分布的隨機(jī)數(shù)ζ∈[0,1]來確定，即φ=2πζ。散射角是由粒子的散射相函數(shù)β軒決定的，散射角概率分布函數(shù)可以分配給均勻分布的隨機(jī)數(shù)ζ∈[0,1]，如果給定散射相函數(shù)的形式（見第2節(jié)），即可求出相應(yīng)的散射角。一旦確定了散射角θ和方位角φ，并結(jié)合光子的運(yùn)動(dòng)方向(μx,μy,μz)，根據(jù)幾何關(guān)系和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，就可以計(jì)算出光子數(shù)據(jù)包的新方向：

如圖3所示，假設(shè)使用標(biāo)準(zhǔn)蒙特卡洛方法構(gòu)建的光子軌跡沿方向運(yùn)動(dòng)，并且在“相互作用體積”內(nèi)的點(diǎn)q處終止，該體積由接收視場(chǎng)角所決定�？梢詫⒐庾右暈檠叵嗤较騻鞑サ拇罅肯嗤庾�。通過光子運(yùn)動(dòng)的概率密度函數(shù)，可以估計(jì)在沒有進(jìn)一步相互作用的情況下被探測(cè)器接收到的光子的比例。也就是說，計(jì)算小但有限的分?jǐn)?shù)，它將：(1)從點(diǎn)q以角度θ′散射到q點(diǎn)所對(duì)應(yīng)探測(cè)器的小立體角△Ω內(nèi)；(2)從點(diǎn)q進(jìn)入接收器孔徑而不與介質(zhì)進(jìn)一步相互作用，即不再發(fā)生碰撞，忽略大氣效應(yīng)。


本文編號(hào)：2936278