水下探测广泛应用于水下探测障碍物和搜索领域,而且具有不可忽视的作用。相比于声呐探测,激光雷达实现水下目标探测具有探测面积大、探测精度高以及准直度高等优点,所以成为一种有效的水下探测技术。由于海水的组成成分较复杂,不溶解的悬浮颗粒和溶解物是随机分布在海水中的,光在海水中的传输特性,体现为光在水中传输时被吸收和散射,造成光能量的衰减。散射光中的后向散射限制了系统的探测性能,所以后向散射抑制是水下目标探测的重要研究方面。通过分析,后向散射频域特性为低频,目标反射频域特性与探测信号保持一致。所以可以利用频域滤波法来抑制后向散射噪声,混沌信号的宽频特性使其具有抑制后向散射噪声的可能性。本论文对混沌激光雷达水下目标探测技术进行了研究。首先通过仿真分析,证实了混沌激光探测信号结合频域滤波方法可以有效抑制海水后向散射,提高目标对比度。其次在实验室环境下搭建混沌激光雷达系统,实现了水下目标的距离测量和3D成像。仿真及实验研究过程如下:(1)混沌激光雷达水下目标探测仿真分析通过模拟产生了光反馈混沌激光信号作为雷达探测信号。基于MATLAB使用该信号进行了频域滤波法水下探测仿真,分析了衰减系数、噪声、目标深度对探测结果的影响,仿真结果验证了混沌信号用于水下探测时对后向散射有良好的抑制效果,并实现了2cm的距离分辨率。(2)混沌激光雷达水下目标探测实验研究搭建了混沌激光雷达水下探测实验系统。研究了驱动电流、反馈腔长、反馈强度和温度等参数对光反馈混沌激光源信号特性的影响,并选择了适用于激光雷达水下探测的混沌光源的控制参数。该参数下混沌源特性为:输出功率18m W,1.2GHz的混沌信号频谱带宽,自相关函数近似图钉型,其半高全宽为0.3ns。编写了3D成像MATLAB数据处理程序,实现了在扫描过程结束后绘制出该成像目标的深度信息矩阵达到成像的目的。完成测距实验,在40-140cm范围内系统测距分辨率约为3.4cm,测距平均绝对误差为1.2cm。最后通过调整二轴扫描镜完成了84cm处的船型平面目标的成像实验。