激光雷达历史.ppt

激光雷达 什么是激光 什么是激光雷达 激光雷达原理 激光雷达的应用方面 激光技术 21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以及网络通信。 此外将推出品种繁多的光电子消费类产品 (如VCD、D VD、数码相机、新型彩电、掌上电脑电子产品、智能手机、手持音响播放设备、摄影、投影和成像、办公自动化光电设备如激光打印、传真和复印等)以及新型的信息显示技术产品(如CRT、LCD及PDP、 FED、OEL平板显示器等 )并进入人们的日常生活中。 激光产品已成为现代武器的眼睛和神经，光电子军事装备将改变21世纪战争的格局。 世界第一台激光器 世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器。 激光雷达 激光雷达是雷达的一种, 由无线电雷达发展而来。 向被测目标发射一束激光，然后测量反射或散射信号的到达时间、强弱程度和频率变化等参数,以确定目标的距离、方位、仰角及运动状态。还能探测出肉眼看不见的大气中悬浮微粒群的动态以及大气的密度不均匀性等。 激光雷达的基本原理、作用以及所用元件、技术与无线电雷达类似 ,但所用的电磁波波长较后者小几个数量级。由于激光的亮度高、单色性好、射束狭窄,所以激光雷达具有测量精度高、分辨能力强、抗干扰能力强、作用距离远和天线口径小等优点。激光雷达的研制具有巨大潜力和良好应用前景。激光雷达设备的主要用途就是用于测量飞机、导弹、地面主战兵器、舰艇 , 甚至炮弹的运动轨迹,其测量精度很高 ,从而可以保证这些武器装备性能的发挥。例如用于巡航导弹的制导和导航、测距系统,用于对低飞目标跟踪测量,用于目标飞行姿态的测量,用于对反导弹跟踪测量与识别,用于宇宙飞船导航等。激光雷达在民用方面也越来越广泛。如用于大气遥感和大气测量，用于工业生产中的险性预报,用于预报风速和校准新型雷达等等。但激光雷达也有其局限性,受气候影响较大,而且不易瞄准。因此,激光雷达并不能完全代替无线电雷达,两者各具特点,应根据使用的目的和要求适当选择,或结合使用。 激光雷达原理 激光雷达的基本组成部分包括激光雷达发射系统、接受系统和信息处理系统。 构成激光雷达发射系统的最基本的组件是激光器和发射望远镜。 激光雷达的接收系统主要由接受望远镜、滤光镜和光电探测器组成。 激光辐射源产生探测信号，探测信号的形状由控制电路决定，为了提高探测信号的方向性，所产生的激光束经过光学发射系统准直，输出的激光束发散一般为1mrad~10mrad。经目标反射后的回波音信号由光学接受系统接受，经过窄带干涉滤光片之后，再由光探测器变成电信号，由被接收的回波信号与参与信号的时间差便能测出距离。目标的角坐标同时测量。坐标的信息通常以数字的形式表示。为控制激光束瞄准的精度，广泛用与发射和接收单元的光学装置共轴的光学瞄准器。 激光雷达应用与发展 激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。激光问世后的第二年，即1961年，科学家就提出了激光雷达的设想，并开展了研究工作。40年来，激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始，逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术，陆续开发出不同用途的激光雷达，使激光雷达成为一类具有多种功能的系统。 激光雷达之所以受到关注，是因为其具有一系列独特的优点：具有极高的角分辨率、具有极高的距离分辨率、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强、比微波雷达的体积和重量小等。但是，激光雷达的技术难度很高，至今尚未成熟，而且在恶劣天气时性能下降，使其应用受到一定的限制。 激光雷达仍是一项发展中的技术，有的激光雷达系统已经实用，但许多激光雷达系统仍在研制或探索之中。激光雷达类别可以从不同的角度来划分。若按用途和功能划分，则有精密跟踪激光雷达、制导激光雷达、火控激光雷达、气象激光雷达、侦毒激光雷达、水下激光雷达……；若按工作体制划分，则有单脉冲、连续波、调频脉冲压缩、调频连续波、调幅连续波、脉冲多普勒等体制的激光雷达。下面分别介绍军事部门大力发展的几类激光雷达。 侦察用成像激光雷达  激光雷达分辨率高，可以采集三维数据，如方位角-俯仰角-距离、距离-速度-强度，并将数据以图像的形式显示，获得辐射几何分布图像、距离选通图像、速度图像等，有潜力成为重要的侦察手段。 国雷锡昂公司研制的ILR100激光雷达，安装在高性能飞机和无人机上，在待侦察地区的上空以120～460m的高度飞行，用GaAs激光进行行扫描。获得的影像可实时显示在飞机上的阴极射线管显示器上，或通过数据链路发送至地面站。 障碍回避激光雷达 多国家在研制直升机用的障碍回避激光雷达。美国罗斯洛普·格鲁曼公司与陆军通信电子司令部夜视和电子传感器局联合研制直升机超低空飞行用的障碍回避系统。该系统使用半导体激光发射机和