水下激光雷达系统以高功率脉冲激光作为光源,通过探测激光在水中传输路径上的散射和反射信号,监测具有空间和时间分辨的海洋参数、海中和海底物质。水下探测不受光照影响,所测海水的立体空间参数数据稳定。开展对水下激光雷达系统的研究,实现舰船尾流探测,有利于对舰船以及水下航行器的监测,在军事上有着重要的战略意义。近年来,随着激光雷达在与水下机器人的融合发展,确保无人平台上激光雷达的自主运行并完成预定探测任务变得尤为重要。论文根据用户指标及应用需求,在系统研究水下扫描雷达探测原理的基础上,设计了一套具有在线工作和自持工作两种工作模式的激光雷达系统,并为激光雷达系统设计了在线控制软件、自持控制软件、脚本编辑软件和数据后处理软件。最终系统可实现的扫描角度为?10,采样频率1GHz,对远、近尾流均可探测。主要研究内容如下:1.舰船尾流探测机理研究。在研究比较不同尾流探测方法的基础上,利用后向散射理论模型和激光雷达方程,开展了水下激光雷达探测气泡后向散射的性能分析。2.水下扫描激光雷达系统设计。根据用户对尾流气泡探测距离和系统在不同水体环境适应性方面的要求,通过对高功率固体激光器技术、高灵敏度激光探测技术、多通道探测技术、距离选通技术、高速信号采集技术等多种技术手段的有效结合,在保证系统最远探测距离的同时,实现了对近场水体散射光的有效抑制,拓展了系统探测信号的动态范围,提升了系统水体环境的适应性。3.基于Qt和嵌入式Linux脚本式的激光雷达控制软件研究。在搭建完激光雷达硬件系统的基础上,通过软件实现了对海洋激光雷达系统相关设备的可靠控制、状态参数的监测、以及AD数据处理与波形显示。完成PC端用于在线模式下的激光雷达控制软件、指令编辑软件、数据后处理软件以及工控板Linux系统中用于自持模式下的激光雷达控制软件,并通过水池实验结果的分析,验证了软件控制系统的可靠性。