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基于多重散射强度和偏振特征的舰船尾流气泡激光探测方法

梁善勇 王江安 宗思光 吴荣华 马治国 王晓宇 王乐东

基于多重散射强度和偏振特征的舰船尾流气泡激光探测方法

梁善勇, 王江安, 宗思光, 吴荣华, 马治国, 王晓宇, 王乐东
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  • 研究多重散射效应对舰船尾流气泡群光散射强度和偏振特征的影响是舰船光尾流探测以及新型光自导鱼雷研究的基础. 基于矢量Monte Carlo方法建立了舰船尾流气泡群激光后向探测仿真模型, 重点研究了尾流气泡群的多重散射机理,分析了多重散射效应、尾流气泡群密度对回波信号强度和偏振特征的影响规律. 基于粒子碰撞重要性抽样的基本思想, 在传统能量接收方法的基础上, 提出了回波光子偏振贡献接收方法和回波信号偏振信息统计方法, 解决了小视场系统光子返回概率低无法形成回波能量的难题. 构建了模拟尾流气泡群激光散射强度和偏振探测实验平台, 从实验的角度验证了模拟结果的准确性. 实验和模拟结果的一致性表明, 利用回波强度、偏振信息可表征气泡群距离、密度信息, 从而可对舰船尾流特别是低密度尾流进行高精度的探测和辨识.
    • 基金项目: 装备预研基金(批准号: 9140A26030110JB11)和国家自然科学基金(批准号: 51109217)资助的课题.
    [1]

    Stanic S, Caruthers J W, Goodman R R, Kennedy E, Brown R A 2009 IEEE J. Oceanic Eng. 34 83

    [2]

    Ulloa O, Sathyendranath S, Platt T 1994 Appl. Opt. 33 7070

    [3]

    Zhang X D, Lewis M, Johnson B 1998 Appl. Opt. 37 6525

    [4]

    Qiu H H 2003 J. Opt. Soc. Am. A 20 690

    [5]

    Kokhanovsky A A 2003 J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 5 47

    [6]

    Zhang X D, Marlon L. 2002 Limnology and Oceanography 47 1273

    [7]

    Zhang J S 2001 Ph.D. Dissertation (Xi'an: Chinese Academy of Sciences, Xi'an Institute of Optics and Fine Mechanics) (in Chinese) [张建生 2001 博士学位论文 (西安:中国科学院西安光学精密机械研究所)]

    [8]

    Shi S W, Wang J A, Jiang X Z, Ma Z G, Yu Y 2008 Acta Opt. Sin. 28 1861 (in Chinese) [石晟玮, 王江安, 蒋兴舟, 马治国, 余扬 2008 光学学报 28 1861]

    [9]

    Liang S Y, Wang J A, Zhang F, Shi S W, Ma Z G, Liu T, Wang Y H 2012 Acta Phys. Sin. 61 110701 (in Chinese) [梁善勇, 王江安, 张峰, 石晟玮, 马治国, 刘涛, 王雨虹 2012 物理学报 61 110701]

    [10]

    Kokhanovsky A A 2003 Appl. Opt. 5 47

    [11]

    Wang C P, Qu H M, Chen Q 2007 Optoelect. Technol. 27 44 (in Chinese) [王春平, 屈惠明, 陈钱 2007 光电子技术 27 44]

    [12]

    Ramella-Roman J C, Prahl S A, Jacques S L 2005 Opt. Express 13 4420

    [13]

    Wang L, Xu Z H, Feng H J 2005 Acta Phys. Sin. 54 2694 (in Chinese) [王凌, 徐之海, 冯华君 2005 物理学报 54 2694]

    [14]

    Su H M, Zheng X G, Wang X, Xu J F, Wang H Z 2002 Acta Phys. Sin. 51 1044 (in Chinese) [苏慧敏, 郑锡光, 王霞, 许剑锋, 汪河洲 2002 物理学报 51 1044]

    [15]

    Wang M G, Li T J, Jian S S 2003 Acta Phys. Sin. 52 2818 (in Chinese) [王目光, 李唐军, 简水生 2003 物理学报 52 2818]

    [16]

    Zhang Q D, Li Y D, Deng X J 2011 Acta Phys. Sin. 60 084216 (in Chinese) [张启兴, 李耀东, 邓小玖 2011 物理学报 60 084216]

    [17]

    Zhao T F, Ke X Z 2012 Acta Phys. Sin. 61 114208 (in Chinese) [赵太飞, 柯熙政 2012 物理学报 61 114208]

    [18]

    Takano Y, Liou K N 2010 Appl. Opt. 49 3990

    [19]

    Yang P, Wei H, Kattawar G W, Hu Y X, Winker D M, Hostetler C A, Baum B A 2003 Appl. Opt. 42 4389

  • [1]

    Stanic S, Caruthers J W, Goodman R R, Kennedy E, Brown R A 2009 IEEE J. Oceanic Eng. 34 83

    [2]

    Ulloa O, Sathyendranath S, Platt T 1994 Appl. Opt. 33 7070

    [3]

    Zhang X D, Lewis M, Johnson B 1998 Appl. Opt. 37 6525

    [4]

    Qiu H H 2003 J. Opt. Soc. Am. A 20 690

    [5]

    Kokhanovsky A A 2003 J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 5 47

    [6]

    Zhang X D, Marlon L. 2002 Limnology and Oceanography 47 1273

    [7]

    Zhang J S 2001 Ph.D. Dissertation (Xi'an: Chinese Academy of Sciences, Xi'an Institute of Optics and Fine Mechanics) (in Chinese) [张建生 2001 博士学位论文 (西安:中国科学院西安光学精密机械研究所)]

    [8]

    Shi S W, Wang J A, Jiang X Z, Ma Z G, Yu Y 2008 Acta Opt. Sin. 28 1861 (in Chinese) [石晟玮, 王江安, 蒋兴舟, 马治国, 余扬 2008 光学学报 28 1861]

    [9]

    Liang S Y, Wang J A, Zhang F, Shi S W, Ma Z G, Liu T, Wang Y H 2012 Acta Phys. Sin. 61 110701 (in Chinese) [梁善勇, 王江安, 张峰, 石晟玮, 马治国, 刘涛, 王雨虹 2012 物理学报 61 110701]

    [10]

    Kokhanovsky A A 2003 Appl. Opt. 5 47

    [11]

    Wang C P, Qu H M, Chen Q 2007 Optoelect. Technol. 27 44 (in Chinese) [王春平, 屈惠明, 陈钱 2007 光电子技术 27 44]

    [12]

    Ramella-Roman J C, Prahl S A, Jacques S L 2005 Opt. Express 13 4420

    [13]

    Wang L, Xu Z H, Feng H J 2005 Acta Phys. Sin. 54 2694 (in Chinese) [王凌, 徐之海, 冯华君 2005 物理学报 54 2694]

    [14]

    Su H M, Zheng X G, Wang X, Xu J F, Wang H Z 2002 Acta Phys. Sin. 51 1044 (in Chinese) [苏慧敏, 郑锡光, 王霞, 许剑锋, 汪河洲 2002 物理学报 51 1044]

    [15]

    Wang M G, Li T J, Jian S S 2003 Acta Phys. Sin. 52 2818 (in Chinese) [王目光, 李唐军, 简水生 2003 物理学报 52 2818]

    [16]

    Zhang Q D, Li Y D, Deng X J 2011 Acta Phys. Sin. 60 084216 (in Chinese) [张启兴, 李耀东, 邓小玖 2011 物理学报 60 084216]

    [17]

    Zhao T F, Ke X Z 2012 Acta Phys. Sin. 61 114208 (in Chinese) [赵太飞, 柯熙政 2012 物理学报 61 114208]

    [18]

    Takano Y, Liou K N 2010 Appl. Opt. 49 3990

    [19]

    Yang P, Wei H, Kattawar G W, Hu Y X, Winker D M, Hostetler C A, Baum B A 2003 Appl. Opt. 42 4389

  • [1] 梁善勇, 王江安, 张峰, 吴荣华, 宗思光, 王雨虹, 王乐东. 基于舰船尾流激光雷达的Monte Carlo模型及方差消减方法研究. 物理学报, 2013, 62(1): 015205. doi: 10.7498/aps.62.015205
    [2] 胡帅, 高太长, 刘磊, 易红亮, 贲勋. 偏振光在非球形气溶胶中传输特性的Monte Carlo仿真. 物理学报, 2015, 64(9): 094201. doi: 10.7498/aps.64.094201
    [3] 赵太飞, 柯熙政. Monte Carlo方法模拟非直视紫外光散射覆盖范围. 物理学报, 2012, 61(11): 114208. doi: 10.7498/aps.61.114208
    [4] 姚细林, 王新兵, 赖建军. 微空心阴极放电的Monte Carlo模拟研究. 物理学报, 2003, 52(6): 1450-1454. doi: 10.7498/aps.52.1450
    [5] 杨瑞科, 李茜茜, 姚荣辉. 沙尘大气电磁波多重散射及衰减. 物理学报, 2016, 65(9): 094205. doi: 10.7498/aps.65.094205
    [6] 焦学敬, 欧阳方平, 彭盛霖, 李建平, 段吉安, 胡友旺. 碳纳米管对接成异质结器件的计算模拟. 物理学报, 2013, 62(10): 106101. doi: 10.7498/aps.62.106101
    [7] 胡帅, 高太长, 李浩, 刘磊, 程天际, 张婷. 大气折射对可见光波段辐射传输特性的影响. 物理学报, 2015, 64(18): 184203. doi: 10.7498/aps.64.184203
    [8] Meglinski Igor, 邓勇. Monte Carlo方法模拟光在生物组织中传播的新进展. 物理学报, 2010, 59(2): 1396-1401. doi: 10.7498/aps.59.1396
    [9] 张阿漫, 姚熊亮. 近壁面气泡的运动规律研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1662-1671. doi: 10.7498/aps.57.1662
    [10] 张华伟, 李言祥. 金属熔体中气泡形核的理论分析. 物理学报, 2007, 56(8): 4864-4871. doi: 10.7498/aps.56.4864
    [11] 张阿漫, 姚熊亮. 近自由面水下爆炸气泡的运动规律研究. 物理学报, 2008, 57(1): 339-353. doi: 10.7498/aps.57.339
    [12] 王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 姚熊亮. 气泡与弹性膜的耦合效应数值模拟. 物理学报, 2011, 60(5): 054702. doi: 10.7498/aps.60.054702
    [13] 张阿漫, 王超, 王诗平, 程晓达. 气泡与自由液面相互作用的实验研究. 物理学报, 2012, 61(8): 084701. doi: 10.7498/aps.61.084701
    [14] 吴伟, 孙东科, 戴挺, 朱鸣芳. 枝晶生长和气泡形成的数值模拟. 物理学报, 2012, 61(15): 150501. doi: 10.7498/aps.61.150501
    [15] 张阿漫, 肖巍, 王诗平, 程潇欧. 不同沙粒底面下气泡脉动特性实验研究. 物理学报, 2013, 62(1): 014703. doi: 10.7498/aps.62.014703
    [16] 王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 吴超. 圆形破口附近气泡动态特性实验研究. 物理学报, 2013, 62(6): 064703. doi: 10.7498/aps.62.064703
    [17] 李帅, 张阿漫, 王诗平. 气泡引起的皇冠型水冢实验与数值研究. 物理学报, 2013, 62(19): 194703. doi: 10.7498/aps.62.194703
    [18] 李帅, 张阿漫. 上浮气泡在壁面处的弹跳特性研究. 物理学报, 2014, 63(5): 054705. doi: 10.7498/aps.63.054705
    [19] 蒋 丹, 李松晶, 包 钢. 采用遗传算法对压力脉动过程中气泡模型参数的辨识. 物理学报, 2008, 57(8): 5072-5080. doi: 10.7498/aps.57.5072
    [20] 刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽. 基于边界元法的气泡同波浪相互作用研究 . 物理学报, 2012, 61(22): 224702. doi: 10.7498/aps.61.224702
  • 引用本文:
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-08-07
  • 修回日期:  2012-11-12
  • 刊出日期:  2013-03-20

基于多重散射强度和偏振特征的舰船尾流气泡激光探测方法

  • 1. 解放军海军工程大学电子工程学院信息对抗系, 武汉 430033;
  • 2. 中船重工第七一七研究所, 武汉 430033
    基金项目: 

    装备预研基金(批准号: 9140A26030110JB11)和国家自然科学基金(批准号: 51109217)资助的课题.

摘要: 研究多重散射效应对舰船尾流气泡群光散射强度和偏振特征的影响是舰船光尾流探测以及新型光自导鱼雷研究的基础. 基于矢量Monte Carlo方法建立了舰船尾流气泡群激光后向探测仿真模型, 重点研究了尾流气泡群的多重散射机理,分析了多重散射效应、尾流气泡群密度对回波信号强度和偏振特征的影响规律. 基于粒子碰撞重要性抽样的基本思想, 在传统能量接收方法的基础上, 提出了回波光子偏振贡献接收方法和回波信号偏振信息统计方法, 解决了小视场系统光子返回概率低无法形成回波能量的难题. 构建了模拟尾流气泡群激光散射强度和偏振探测实验平台, 从实验的角度验证了模拟结果的准确性. 实验和模拟结果的一致性表明, 利用回波强度、偏振信息可表征气泡群距离、密度信息, 从而可对舰船尾流特别是低密度尾流进行高精度的探测和辨识.

English Abstract

参考文献 (19)

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