激光成像雷达阵列照明器设计方法研究

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激光成像雷达以其结构简单,探测性能可靠、体积小、重量轻、可得到高分辨率、高帧频视频图像的特点成为军事上的研究热点。与传统的泛光照明的方式相比,在激光成像雷达中,采用Dammann光栅阵列照明器可以有效地提高激光成像雷达的光能利用率和光束能量分布的均匀性。因此,在激光光源发射功率为有限的情况下,采用Dammann光栅阵列照明可以大幅度提高激光成像雷达的探测距离和成像质量。提高Dammann光栅的优化设计速度是Dammann光栅实际用于激光成像雷达照明必须解决的关键技术。本文完成了采用并行计算方法提高Dammann光栅优化设计速度的可行性的研究,并完成了分束比为25×25Dammann光栅的优化设计。在研究了Dammann光栅设计原理的基础上,通过对现有优化算法的分析,采用模拟退火算法进行Dammann光栅的优化设计;并结合本文的实际需要,研究了模拟退火算法的冷却进度表中的初始温度、退火策略、链长对Dammann光栅优化设计速度的影响;完成了分束比分别为1×100、1×120、1×150三种一维Dammann光栅阵列照明器的设计。研究了传统模拟退火算法的并行优化算法,确定采用温度并行模拟退火算法,利用MPI+FORTRAN的并行环境,优化设计分束比为25×25Dammann光栅,运行时间为36个小时,相比串行算法的130多个小时,大大缩短了设计时间;其衍射效率高达93.78%,非均匀性为0.02。并通过改变目标函数中的权重因子的大小,得到不同组合下的优化结果以及Dammann光栅表面结构的模拟图。
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