發(fā)布時(shí)間：2024-11-01 23:58

　　 海洋光學(xué)系統(tǒng)在海洋探索、開(kāi)發(fā)和監(jiān)測(cè)中起到了越來(lái)越重要的作用。水下無(wú)線光通信、水下激光雷達(dá)是兩種迅速發(fā)展且有良好應(yīng)用前景的海洋光學(xué)系統(tǒng)。水下無(wú)線光通信憑借高速率與低延遲的特點(diǎn)在中短距離應(yīng)用中成為理想的通信選擇;水下激光雷達(dá)在獲取地理信息、目標(biāo)探測(cè)等應(yīng)用中也是常用的高精度、高效率的觀測(cè)方法。然而,海水信道的復(fù)雜光學(xué)特性為海洋光學(xué)系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提升帶來(lái)了挑戰(zhàn)。在海水信道中,不僅吸收與散射作用較強(qiáng),而且信道中可能有湍流、氣泡等動(dòng)態(tài)變化的干擾因素。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),一方面可通過(guò)時(shí)間或空間方法提高信噪比;另一方面,時(shí)空信息轉(zhuǎn)換的方法有利于提升系統(tǒng)的性能。文中對(duì)以上解決方案進(jìn)行綜述,并指出海洋光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

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【部分圖文】：

在LiDAR技術(shù)中，三角法、相位法和飛行時(shí)間法是水下測(cè)距可選擇的方案。三角法通過(guò)幾何計(jì)算獲得距離信息，在短距離內(nèi)有較好的精度。但在較遠(yuǎn)處，目標(biāo)距離的增加帶來(lái)的角度變化率減小，精度也隨之急劇下降[19]。相位法通過(guò)測(cè)量高頻調(diào)制的光信號(hào)往返的相位變化，根據(jù)光波長(zhǎng)與介質(zhì)折射率計(jì)算出傳播....

除了以上方法，多輸入多輸出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)配置利用了空間資源，增強(qiáng)了系統(tǒng)在光束指向上的容錯(cuò)性[43]，也可以避免水下生物遮擋光束導(dǎo)致整個(gè)鏈路失效的情況發(fā)生[44]。MIMO配置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)單個(gè)發(fā)射器件的功率要求低，這也....

在時(shí)刻鑒別過(guò)程中另一項(xiàng)重要的工作是排除后向散射的干擾。后向散射信號(hào)在特征上與目標(biāo)信號(hào)類(lèi)似，但在時(shí)間上更提前，強(qiáng)度上也更高。距離選通技術(shù)原理如圖2所示，利用僅在回波信號(hào)返回的附近時(shí)段內(nèi)有效工作的探測(cè)器件有效地抑制了散射信號(hào)的干擾[23]。20世紀(jì)90年代，美國(guó)海軍使用選通時(shí)間低至1....

以上兩種探測(cè)器利用時(shí)空信息的轉(zhuǎn)化在水下光學(xué)應(yīng)用中表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能。條紋管把根據(jù)距離信息獲取的時(shí)間信息利用偏轉(zhuǎn)的方式重新還原為空間信息，避免了對(duì)時(shí)間的直接測(cè)量，提高了探測(cè)的分辨率。SiPM通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的空間分布彌補(bǔ)單個(gè)SPAD器件不良的時(shí)間特性，在保持高靈敏度的同時(shí)也有利于空間對(duì)....

本文編號(hào)：4008698