针对纳秒量级脉宽机载多脉冲激光照射目标的回波波形，提出几何分割比这一目标姿态不敏感特征，给出了特征提取算法，可用于与激光目标运动状态结合开展目标检测与跟踪。首先，基于激光目标波形数学模型分析目标波形与目标特征的关系，指出激光目标的几何分割比特征具备姿态不敏感特性。接着，结合目标特征提取对目标波形和噪声不失真分离的要求，提出在小波域利用对称小波基进行改进Donoho 阈值降噪处理，在时域利用小波重构信号阈值获取目标波形序列，再由一阶二阶差分计算检测目标波形峰值点，进而提取激光目标散射中心及几何分割比等特征。最后，通过仿真实验验证算法在低信噪比下提取激光目标特征信息的有效性。在与机载多脉冲激光目标模拟器联试实验中，利用文中算法提取激光目标特征结合目标的运动状态信息，开展多帧相关匹配检测，多脉冲激光目标检测的可靠性明显提高。

针对数字体制机载多脉冲激光测距机信号处理算法引入测距误差的问题, 提出减少脉冲激光回波波形失真的降噪算法以及改善激光测距精度的校正措施, 可用于脉冲激光目标的精确定位。结合数字体制多脉冲激光目标检测过程分析数字信号处理算法引入的测距误差, 指出信号采样率限制了目标定位的距离分辨率, 低通滤波环节的非线性相频特性是造成波形失真、峰值点偏移的主要因素。然后, 针对这些问题给出了改善多脉冲激光目标定位精度的具体算法: 基于对称小波基实施回波信号小波分解, 利用改进Donoho阈值处理小波系数, 用以减小重构目标波形峰值点位置的偏移; 采用差分组合函数搜索目标回波的峰值点, 基于非对称高斯脉冲模型进行高采样率拟合, 对峰值点位置加以校正, 改善定位的精确性。通过仿真选取合适的小波基, 对比不同算法信噪比改善及峰值点定位的性能。在室外高塔开展消光比激光测距实验, 结果显示信噪比为1.5的激光目标定位精度小于2 m, 验证了多脉冲激光目标精确定位算法的性能。

多脉冲激光雷达发射数个至数百个高重频激光照射目标, 利用多脉冲回波累加实现信号积累。多脉冲激光目标检测性能的验证需要基于目标回波波形模型的动态目标信号模拟。脉冲激光目标回波波形可以由激光发射、信道传播、目标反射等环节之间的卷积传递关系加以建模。文中首先通过建立各环节的数学描述得到了回波波形的连续卷积模型。接着, 针对积分解析模型不利于工程实现的问题, 基于发射脉冲距离分辨单元提出了离散算法实现特定外形目标激光回波波形序列的直接计算。结合远程飞机目标的回波信号仿真, 指出了回波波形与目标特性的内在联系, 并通过实验进行了可信性验证。最后, 应用文中模型及方法给出了多脉冲激光雷达动态目标模拟器的研制实现, 为开展多脉冲激光目标检测研究提供必要的验证测试条件。

如何解决光纤传输过程中的色散补偿，以及实现高速数据的密集波分时复用和全光解复用，成为当前研究过程中的主要难题。光纤Bragg光栅(FBG)是一种理想的无源传感与信号解调器件，文中基于此探究了光纤Bragg光栅的横向受力特性，建立了相应的理论模型，搭建了ASE100光源的实验系统。红外光谱条件下的解调实验结果表明：透射谱主阻带内有偏振损耗的最大值；分裂点与受力大小呈线性关系，并随受力的变化产生周期性移动；温度的不同并不能使偏振损耗的形状发生改变，只是使其在波长轴上的位置产生了变化。上述研究成果对于明确光纤Bragg光栅横向受力具有明显的参考价值。