| 单词 | 目标激光散射特性 |
| 释义 | 【目标激光散射特性】 拼译：laser scattering signature of targets 随着激光技术在现代国防和国民经济建设中的广泛应用，在各种不同的领域中相继开展了激光散射特性研究，如晶体激光散射，气体、液体和等离子体激光散射等。目标激光散射特性研究是因激光技术在现代国防科学技术中的应用而发展起来的新的激光散射研究领域，主要研究军用目标在激光照射下激光散射场的强度、相位、偏振等特性与目标的几何结构、表面材料的粗糙度和光学常数等参数之间的关系。近十几年来，激光技术在现代国防中的应用取得了令人注目的进展，如激光雷达和测距，激光制导，激光引信等。这些军用激光系统的设计和评估都需要全面了解目标的激光散射特性，以此为基础确定军用激光系统的体制、技术途径及激光功率和作用距离等技术指标。 目标激光散射特性研究的主要手段有3种：理论研究、材料和缩比模型的实验室测量和真实目标的现场测量。目标激光散射特性的理论研究是根据目标表面材料的粗糙度、几何参数和光学常数计算激光散射场的分布特性。最常用的计算方法有：(1)基尔霍夫法或物理光学法。这种方法的优点是直接从电磁场的基本理论出发导出激光散射场的分布；缺点是需要做很多近似，否则很难得到散射场的解析表达式。这种方法一般适用于光滑的、表面曲率半径较大的材料和近于后向散射的情况。(2)几何光学法。它用稳相法计算材料表面稳态点的散射场，然后由稳态点的数目和分布求总的散射场分布。这种方法简单、直观，但能应用这种方法的情况不多。(3)微扰法。这种方法假定散射场可以用平面波的叠加来表示，它只适用于材料表面起伏远小于照明激光波长的情况。(4)双结构法。这是微扰法和基尔霍夫法的合并，如果能将表面粗糙度分布分为分别适用于这两种方法的两种结构，则可以合并用这两种方法得到激光散射场分布。这种方法可以扩大微扰法和基尔霍夫法的适用范围，但对于给定的随机表面，建立粗糙度的双结构是很困难的。目标激光散射特性的理论计算是一项相当烦琐的工作，目标表面材料状态的细微变化可能给计算结果带来相当大的误差。实践中，用目标表面材料的双向反射分布函数(BRDF)的实测值和目标表面的几何结构参数计算目标激光散射特性是一种行之有效的方法，计算结果与现场测试结果相当吻合。材料和缩比模型的实验室测量有两类工作：材料的双向反射分布函数测量和缩比模型的激光散射特性的计算。后者是测量按一定比例缩小后的目标模型的激光散射特性，然后按相似性原理换算为全尺寸目标的激光散射场分布。缩比模型测量的设备和测量费用低，测量条件容易控制，但由于激光波长很短，目标表面的细微差别对激光散射特性影响很大。因而对目标模型的制作精度要求苛刻，数据的相似变换也具有相当大的难度。真实目标的现场激光散射特性测量是将目标架设在转台上(静态测量)或在目标运动状态下(动态测量)测量目标的激光散射场分布特性。这种方法测量的数据真实可靠，但测试设备和运行费高。国外于20世纪70年代已大量开展目标激光散射特性研究工作，这种发展势头是由于自60年代末以来，军用激光系统取得长足进步而引起的。70年代中期，美国弹道导弹防御高技术中心制订了“激光雷达特征计划”，组织很多单位参与这项计划。美国国家标准局的B．L．Danielson于1977年为该计划提出了激光雷达截面的定义和标定标准的建议，以便参与该计划的各单位使用统一的名词和术语来表达所取得的研究成果。罗姆航空发展中心(RADC)的J．H．Michels等对再入飞行体和诱饵模型的激光后向散射特性进行大量的测量和计算，建立了后向散射的数学模型——BKSCAT，为了研究激光雷达截面的标定标准，美国航空大学的J．C．Higgins于1985年测量了13种不同尺寸的镜面反射球的激光雷达散射截面，并用按几何光学推导的解析式进行了估算。在近于后向散射的情况下，计算值与测量值之间的差异在10%以内。在中国，激光技术在国防现代化的应用中取得了相当大的成绩，促进了目标激光散射特性研究工作的发展。在理论计算方面，西安电子科技大学电波研究室的同志们凭借他们在微波散射方面坚实的理论基础和丰富的实践经验，开展了激光散射特性的理论研究工作。“七五”期间，他们在该领域中已取得了一些可喜的研究成果，并处于国际先进水平。他们根据铝基材料及涂层的粗糙度和光学常数计算激光散射场的分布特性，取得了和实测结果相当一致的理论计算值。在材料和缩比模型的实验室测量方面，中国科学院安徽光机所做了大量的工作。他们自行研制的测试设备主要技术均达到或超过了美国国家标准局的同类设备技术指标。国家航天局二院二〇七所于1989年成功地研制1．06μm激光波段真实目标远场测量设备，可用于大型军用目标激光散射特性现场测量，填补了国内外真实目标激光散射特性现场测量的空白。目前该所正研制其它激光波段的激光散射特性测试设备。目标激光散射特性研究是服务于军用激光系统研制的应用性基础研究，因而它将随着军用激光系统的发展所提出的新需求而开展相应的研究工作。从目前军用激光系统的发展趋势来看，目标激光散射特性研究在未来一段时间内将注重于3个方面的工作：(1)建立标准化的测量和数据处理程序和规范化的数据表达格式，使不同实验室的数据可以相互比较和使用，理论研究、缩比模型测量和全尺寸目标现场测量数据可按统一的标准术语描述。(2)研究激光散射特征提取和模化方法，探索根据目标激光散射特征对目标进行分类和识别的技术途径。(3)研究目标激光散射的图像特征。近几年来激光成像雷达发展很快，为目标的分类和识别开辟了一条新的途径，由于图像含有更多的目标信息，因而目标激光图像特征的提取与模化将是一个极其重要的研究领域。总之，目标激光散射特性研究是一个方兴未艾的新领域，它将随着军用激光系统的发展而越发显现出它在国防技术现代化中的重要价值。【参考文献】：1 Goodman J W. Proc. IEEE. 1965,53(11) : 11232 Danielson B L. Proposed standards of ladar signatures, 19773 Higgins J C. The construction and calibration of a ladar cross-section measurement range. 19854 江荣熙，刘文清．研究报告集，安徽光机所编，1985，765 刘佳，等．红外与激光技术，1988，2：356 王一平，吴振森，等．目标激光散射理论分析和计算方法研究报告，西安电子科技大学电波研究室编．1990(航空航天部二院仇维礼研究员撰) |
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