一种激光主动探测的回波信号检测方法

　　1引言

　　激光主动探测为空间目标监视和探测的重要手段，除能够克服光电被动探侧的缺点，单站探测目标的距离、速度等信息，还可同时对目标进行激光对抗。其涉及的一个关键间题是:对非合作目标来说，如何能可靠、准确地探测到激光经目标散射后产生的微弱激光信号。因为对非合作目标，能接收的激光信号为目标对激光的漫反射，其强度很低;此外，探测激光经大气的远程传翰到达目标上，再由目标反射后经大气传输返回到接收器，在激光大气传输过程中，激光与大气相互作用将产生各种线性、非线性效应，导致激光强度发生严重衰减、光束发散和漂移，致使接收器的微弱激光信号探测成为远距离激光主动探测的难点问题。

　　目前常用的微弱信号检测方法为二元相关检测技术，它是从信号的相关性和噪声的随机性出发，通过相关处理器件，检测出微弱有用激光信号。考虑到激光主动探侧系统一般采用跟踪测t方式，其精确的目标位置数据是由四象限探测器完成的。本文研究利用四象限探测器对微弱激光回波信号进行相关处理的可行性，以期望能大幅改善激光主动探测系统的信噪比，从而提高激光主动探测系统对非合作目标的探侧能力。

　　2基于四象限探测器的相关检测原理

　　二元相关探测就是在一个光学通道内，采用两个并联的探测单元，并对探测单元的物出进行相关处理。由于在两个探测单元中噪声干扰脉冲瞬间同时出现的概率几乎为零，所以该电路几乎能滤去全部的噪声干扰信号，并且能保证告替有较高的探测灵敏度.两路信号的相关性可以用相关函数来描述。设有函数x1(t)，x2(t)分别代表两个探测通道的输出:

　　式中:s1(t)、s2(t)分别代表两个探测器输出的信号，nl(t)、n2(t)分别代表两个通道中的噪声，其互相关函数表示为:

　　在式(2)中，因两随机噪声互不相关，故Rn1n2=0，而信号与噪声之间的相关性很小，相对于两信号之间的相关来说可以忽略，即Ra1t0、Rn2趋近于0，则Rx1x2就剩一项，即Rx1x1=Rn2，从而消除了噪声的影响。四象限探测器是在同一芯片上做出参数基本相同的4个探测器，如图1所示。当采用四象限探测器作为脱靶量测量探测器时，激光回波光斑被分成A、B、C、D4个部分，其面积分别为s1、s2、s3 s4。对应4个象限产生的电流分别为i1、i2、i3、i4。这样，可由i1+i4和i2十i3的比例确定横向偏移量，由i1十i2和3+i4的比例确定纵向偏移量。

　　采用四象限探测器做微弱激光回波信号相关检测时，可将4路光信号分别送入A、B、C、D4个通道进行滤波和放大，然后送人相关处理器进行处理[1j，其原理框图如图2所示。