1.1  背景

1.1.1  激光水下目标探测介绍

目标探测就是有效使用数字计算机求数学问题近似解的方法与过程。水下目标探测通常是研究怎样借助电脑来处理水下复杂环境的各种数学难题，主要是指系统离散化及离散形方程的解答。从整个数学范围来说，数值运算的使用方法主要有水质微分、积分、代数以及最优化解法、概率计算等等。而对于数学过程即从原本设定的范围不是非常具体的水下目标探测的F中的探测物，在小范围中找出在特殊情况下ƒ的一个近似水下目标探测h（x），以便于计算和处理。

激光水下探测技术是目前正在发展中的技术领先的探测方法。其中，该方法是借助激光技术、通信技术以及信号处理、目标识别等基础知识。该方法主要借助激光本身具备的光谱、时间以及空间特征，能够降低受到干扰的程度。根据前人的研究发现，蓝绿激光在水下传导时，具备非常强的通透能力，有着相对较好的抗干扰特性。所以，我们通常是借助蓝绿激光作为水下水电探测激光；另外，借助有关的技术，能够明显的提高水下激光探距。所以也就是在系统中选择了蓝绿激光来作为光源。

相对于一个理想环境下的目标探测，水下环境更为的复杂。因为水下环境的影响会出现不同地方介质分辨率不同，所以海水对于发射的信号光线有着较大的衰减作用。然后存在水体后向散射光对探测的影响。这些都对长距离探测有着较大的影响。所以要利用距离选通同步技术相对减少后向散射光的影响。因为有时间上的控制，所以会选择地吸收反射回来的信号。这样就可以达到减弱后向散射光的效果。

1.1.2  研究意义

    随着水下探测的快速发展，基于水下探测的各种应用也日益增长。但是，由于水下环境是无法预测的，也就是说水下环境会有很多的不利因素。比如水下环境会比较浑浊也就是折射率的增加以及分布不均。不过我们还要考虑的是探测时候的安全问题。如果系统不方便，很巨大将会造成探测人员的负重增加，探测时候的危险系数增加。所以方便，轻携，高效也就成为了人们研究水下探测的新聚点。

水下探测在海上救援、海上缉私、海洋地貌、海洋生态环境、海洋资源等探测以及海上军事搜索等领域有着广泛的作用。当然这里重要的还是要探究如何正确地设计一个良好的光学系统来将水下信息更稳定地收集然后成像。当然我们在应用中更要达到地是机载要求，这就要求它不能太复杂。系统太复杂就就会造成系统巨大很难达到机载的要求。这些都对水下探测地应用有着巨大的现实意义。

1.1.3  局限性及改善方法

现在水下探测多为距离探测或者探测图像拟合效果不太好。所以我们本文在二维角度上研究问题。

水下目标探测的技术主要有水下目标检测、数值拟合处理。这些基本的算法能够借助高级语言编程达到作用效果，然而用Matlab相比来说更不容易出错，而且Matlab在语言环境来说更为简单。并且在软件中还自带水下目标探测的模块从而使程序的设计变得更为简单。

Matlab的绘图功能可以将结果更加直观地展现在用户的面前，这可以使我们研究的更加清楚明白。

1.1.4  国内外研究发展情况

目前国外水下探测的技术发展了数十年，所以有较高的水平和成就。

早在1963年就有科学家在研究光波在海水中的相关传播性质，了解到海水对于蓝绿波段的光波几乎不吸收，从而知道可以利用一个特殊的“透光窗口”来研究水下目标探测。从而可以让蓝绿激光用于到水下探测。

没过多久，美国等国家进行水下激光系统研发处理，但其系统简单，没有太多功能。随后美国海军研制成功了记载脉冲激光系统（PLMS） 。但比较经典的还是之后研制成功的“魔灯”激光探测系统。这个系统不光是将海军实力增加更是证明了激光水下探测的可行性和有效性。世界其他各国于是相继推出自己的激光探测系统。例如瑞典的公司和加拿大的公司合作成功的“鹰眼”机载激光探潜系统，它具有成像和测距的功能。还有法国研制HOMSONSINTRA ASM 机载激光水文勘测系统。前苏联也有相对成熟的激光探测技术，曾可以用低飞飞机对水下目标进行探测。

当然世界各国都在发展自己的相关技术，我国也并没有落后很多。虽然起步较世界晚了20年左右，但也有巨大的发展。

其中，经过我校师生们的共同努力，终于研制出相对成功的机载激光雷达探测系统；该系统已经在南海展开相关的实验，并且取得不错的预期效果。虽然我国发展不久，只是从上世纪八十年代快九十年代才开始真正发展。但因为有例如：清华大学，华中科技大学，苏州大学和长春光机所等等众多著名研究机构的加入所以也是取得了很多的成就。

现在的技术发展到了成像精确稳定和能分辨遮挡图像的地步。比如在加拿大新斯科舍省哈利法克斯港口和不列颠哥伦比亚省维多利亚的埃斯奎莫尔特港口实施的第2代水下激光相机成像加强器。它可以清晰成像和分辨前后模糊的像，将水下探测的技术成为一个更加成熟的技术。

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