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激光散射回波微多普勒效应物理仿真方法研究

杜渐１，２ ，张兴１ ，赵宏鸣１ ，高阳１ ，曹强２ ，张新兰３
（１． 北京仿真中心航天系统仿真重点实验室，北京 １００８５４；

２． 武汉大学工业科学研究院，武汉 ４３００７２；
３． ９５９８３ 部队，兰州 ７３２７５０）

摘要：为实现对激光探测回波微多普勒效应的物理仿真，建立了单点运动的微多普勒效
应的数 学 模 型。 提 出 了 基 于 可 控 振 动 器 和 基 于 声 光 调 制 器 （ ＡＯＭ， ａｃｏｕｓｔｏ － ｏｐｔｉｃａｌ
ｍｏｄｕｌａｔｏｒ） 的两种激光散射回波微多普勒效应物理仿真方法，并分别搭建了原理实验系
统。 实验结果表明两种方法可以实现对激光回波频率的调制，基于可控振动方案仿真方
案优点在于模拟结果更接近实际情况，但频率调制范围较小，而基于声光调制的方案频
率调制范围大，但是多个运动叠加较为困难。

关键词：微多普勒效应；声光调制器；物理仿真；目标识别
中图分类号：ＴＮ２４９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－７３１Ｘ （２０１９） ０８－００００－０８
ＤＯＩ １０．１６１８２ ／ ｊ．ｉｓｓｎ１００４７３１ｘ．ｊｏｓｓ．１９－０３９１

Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ－
Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｅｃｈｏ

Ｄｕ Ｊｉａｎ１，２ ，Ｚｈａｎｇ Ｘｉｎｇ１ ， Ｚｈａｏ Ｈｏｎｇｍｉｎｇ１ ，Ｇａｏ Ｙａｎｇ１ ，Ｃａｏ Ｑｉａｎｇ２ ，Ｚｈａｎｇ Ｘｉｎｌａｎ３

（１． Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｃｅｎｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８５４， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７２， Ｃｈｉｎａ；
３． ＰＬＡ Ｔｒｏｏｐ ９５９８３， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３２７５０， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ － Ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
ｅｃｈｏ， ａ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｍｉｃｒｏ － Ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ｆｏｒ ｓｉｎｇｌｅ － ｐｏｉｎｔ ｍｏｔｉｏｎ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｔｗｏ
ｐｈｙｓｉｃｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｌａｓｅｒ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｅｃｈｏ ｍｉｃｒｏ－Ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｖｉｂｒａｔｏｒ
ａｎｄ ａｃｏｕｓｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ， ａｎｄ ｔｗｏ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｒｅ ｓｅｔ ｕｐ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｗａｖｅ ｅｃｈｏ． Ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｌｏｓｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ
ｓｉｔｕａｔｉｏｎ， ｂｕｔ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｃｏｕｓｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌ
ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｈａｓ ａ ｌａｒｇｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ， ｂｕｔ ｉｔ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｏｖｅｒｌａｐ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｍｏｔｉｏｎｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｉｃｒｏ－Ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔ； ａｃｏｕｓｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ； ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ； ｔａｒｇｅｔ
ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ

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