Page 12 - 中国仿真学会
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线上的投影所产生的多普勒效应。 ２ 微多普勒信号检测识别方法
同理，对于目标转动所带来的微多普频移也 原理验证实验需要对激光回波频移信号进行
检测，激光探测一般是采用光学超外差探测。 光
可以将转动线速度投影到雷达视线上，简化为正 学超 外 差 探 测 也 叫 相 干 探 测 （ ｏｐｔｉｃａｌ ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，也叫 ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ） ［１４］ ，其基
弦运动。 对于转动目标有： 本构造如图 ３ 所示。 在光学超外差探测中，一个
非常弱的输入信号携带着所要检测目标的运动信
Δｆ微 ＝ ４πｒｆｚ ｓｉｎθｓｉｎϕｃｏｓ（ ２πｆｚ ｔ） （８） 息，通过光束分束器与一个非常强的本地振荡源
λｃ 进行混合， 然 后 入 射 到 光 电 探 测 器 上 进 行 检 测。
信号光与参考光在光电探测器上干涉，产生信号
式中 ｆｚ 为转动的频率，ｒ 为转动半径。 光与本振光的差频信号分量。 在信号的检测中，
该光电流信号被检调后的频率就是微多普勒频移
假设激光雷达探测波长为 １ ０６４ ｎｍ，目标振 信号 Δｆ。
动幅度为 １ ｍｍ，振动频率为 １００ Ｈｚ 时，微多普勒
效应的理论时频分布如图 ２（ ａ） 所示。 当目标半
径为 １ ０００ ｍｍ，转动频率为 ２ Ｈｚ 时，微多普勒效
应的时频分布如图 ２（ｂ）所示。
对于正弦运动的点目标，激光回波信号频率
被点的正弦振动调制，而且这种频率调制也是呈
现正弦变化的，从散射回波信号的时频联合分布
中可以提取出有关目标运动的信息，它与频率周
期一样的，这也是应用微多普勒效应进行目标检
测的原理。 同理在物理仿真中也需要模拟这种回
波频率随时间周期变化的现象［１２－１３］ 。
图 ３ 光学超外差探测基本光路结构
Ｆｉｇ． ３ Ｂａｓｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｔｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｕｐｅｒｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
３ 物理仿真方法
３．１ 方案设计
微多普勒效应物理仿真原理验证试验方案如
图 ４ 所示。 基于窄线宽激光光源，利用光学频率
调制技术，构建微多普勒效应物理仿真原理系统。
通过分束器产生参考光和调制光，通过频率调制
图 ２ 不同运动微多普勒信号数学仿真时频图 图 ４ 激光散射回波微多普勒效应物理仿真方案示意
Ｆｉｇ． ２ Ｔｉｍｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｆｉｇ． ４ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏ ｄｏｐｐｌｅｒ ｓｉｇｎａｌｓ
ｆｏｒ ｍｉｃｒｏ－Ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｅｃｈｏ
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