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基于舰船尾流激光雷达的MonteCarlo模型及方差消减方法研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O212.1[理学—概率论与数理统计;理学—数学]
  • 作者机构:[1]解放军海军工程大学电子工程学院通信系,武汉430033, [2]中船重工第七一七研究所,武汉430033
  • 相关基金:装备预研基金项目(批准号:9140A26030110JBll)和国家自然科学基金(批准号:51109217)资助的课题.
中文摘要:

对舰船尾流激光散射机理及探测过程的数值模拟是研究舰船尾流激光探测与制导的重要基础.首先分析了MonteCarlo方法引入到尾流激光雷达数值模拟领域研究的可行性.结合自行研制的尾流激光雷达实际参数,建立了尾流激光探测的MonteCarlo数值仿真模型.通过对仿真结果进行统计,深入剖析了仿真结果方差大及光子利用率低等问题的成因.为解决该问题,基于有偏采样理论和分裂一轮盘赌基本原理提出了接收光学视场内光子强行碰撞方法和以光子自由程总长度为准则的光子分裂方法,并进行了两方法的融合.仿真与实验结果的对比分析表明,提出的模型仿真结果与实验数据符合较好,验证了模型的正确性;提出的接收光学视场内光子强行碰撞方法和光子分裂方法能有效减小方差并提高光子利用率;解决了MonteCarlo方法引入到尾流激光雷达模拟过程中的适用性问题.

英文摘要:

The numerical simulation of ship wake laser scattering mechanism and the detection process are important foundations for the laser detection and guidance of the ship wake. The feasibility that Monte Carlo method is introduced into the numerical simulation of lidar of ship wake is analyzed firstly. The Monte Carlo simulation model of laser detection of ship wake is developed with the actual parameters of self-developed lidar of ship wake. The causes of the large variance and low photon utilization of simulation results are in-depth analyzed by statistics on the simulation results. To resolve this problem, the method of photon collision forced in the receive optical fields, the photon splitting method with the total free pach of photon serving as a criterion, and the conbination of the two methods are put forward based on partial sampling theory and the basic principle of division-roulette bet. The comparative analyses of the simulation and the experimental results show that the proposed model simulation results fit to experimental data better, thus the correctness of the model is verified. The photon collision forced in the receive optical field and division-the roulette method can effectively reduce the variance and increase the photon utilization. In this paper, the Monte Carlo method is introduced into the simulation process of lidar of ship wake.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876