光电子信息系统–2008.ppt

* 两个重要概念 发射天线增益： 整个空间立体角与激光束实际 发射立体角的比值。 衍射极限条件下： Ka－激光输出孔径透射率 目标散射截面： * 激光雷达作用距离方程 在衍射极限条件下，发射接收共口径条件下 * 点目标条件下的激光雷达作用距离方程 朗伯散射体，法线方向上 * 扩展目标条件下的激光雷达作用距离方程 * 线目标条件下的激光雷达作用距离方程 * 激光雷达成像原理 采用单元探测器。激光器发出一个脉宽很窄的脉冲(一般为ns量级)，经过测量光波的往返时间，确定目标的距离，回波强度反映目标的反射率特性。扫描器按照一定的扫描图样将光束指向目标上的不同位置，得到目标的角度－角度－强度图像和角度－角度－距离图像(Angle－Angle－Range，AAR)，又称三维图像。要求激光重复频率高、脉冲宽度窄，单脉冲能量大。 采用面阵探测器。在成像分辨率要求很高的情况下，可采用这种技术。通过控制发射激光，使发射光能同时覆盖整个目标，然后用一个二维阵列探测器接收回波信号。这种方法一般需要对发射光进行调制，对接收信号进行解调，才能测量到距离信息。这种技术的优点是不需要扫描器，缺点是要求激光器发射功率要足够大。APD阵列 * 典型的激光雷达系统 制导激光雷达； 测风激光雷达； 靶场测量激光雷达； 障碍回避激光雷达； * 激光制导 激光半主动制导 激光指示器与接收器分离，接收器位于炮弹（航空炸弹）头部。 60年代首先在越南战场使用，灵巧炸弹。 激光驾束制导 激光照射器与接收器分离，接收器位于导弹尾部。 近程应用，通视距离使用，步兵反坦克导弹。 激光雷达制导 激光照射器与接收器均位于导弹上，打了不用管。 尚未有型号产品。 * 三种激光制导方式的比较 制导方式 激光驾束制导 激光半主动寻的制导 激光主动寻的制导 激光发射 方式 地面激光系统发射扫描 编码脉冲激光照射目标 弹外激光目标指示器发射 激光束照射目标 弹上激光器直接发射调制激 光照射目标 激光接收 方式 弹尾部的激光探测器接 收地面发射的激光信号 弹头部的寻的导引头接收 目标反射的激光信号 弹头部的寻的导引头接收目 标反射的激光信号 激光器 半导体激光器 气体或固体激光器 固体或半导体激光器 干扰影响 不易受干扰 易受干扰 易受干扰 瞄准方式 直接瞄准 间接瞄准 直接瞄准 制导规律 三点式追踪导引法 准比例导引法 比例导引法 适用对象 地空导弹、反坦克导弹 地空、空地、反坦克导弹 及各种航空武器 地空、空地、空空、反坦克 导弹及各种航空武器 设备要求 地面和弹上设备简单， 易于操作 目标指示器和弹上设备体 积大，重量重，较复杂 弹上导引头结构紧凑，体积 和重量适中 射后状态 不能实现“发射后不管” 不能实现“发射后不管” 能实现“发射后不管” * 制导激光雷达 名称 IRAR 固体成像雷达 半导体成像雷达 OASYS 非扫描雷达 非扫描雷达 非扫描雷达 单位 麻省理工学院 美Hercules 美SPARTA公司 美Northrop公司 美国SNL 美国ARL 美国Raytheon 激光器 CO2 LD－Nd:YLF GaAs GaAs 倍频Nd:YAG GaAs 波长 10.6um 1.32um 0.85um 0.85um 532nm 813nm 1.55um 波形 相干脉冲 脉冲 脉冲 脉冲 准连续 线性FM/cw 单脉冲 功率 10W（平均） 1500W（峰值） 20W（峰值） 8微焦 250毫焦 2W 重频 100kHz 2kHz 100kHz 64kHz 10Hz 发散角 0.25mrad 1.6×0.23mrad 泛光照射 泛光照射 泛光照射 接收 13cm 4.8cm 10cm 15cm 50cm 20cm 探测方式 12元HgCdTe 外差 InGaAs,APD 直接 Si APD直接 Si APD直接 ICCD混频 ICCD混频 HgCdTe APD 阵列直接 成像方式 三维成像 强度 强度 强度 强度、距离 三维成像 三维成像 距离 3千米 2千米 1千米 400米（电线） 1千米 1千米 7～10千米 分辨率 1米 0.25米 0.1米 15厘米 0.375米 用途 目标识别 目标探测识别 防撞、目标识别 直升机防撞 武器制导 智能武器、侦察 空地导弹 研制情况 1980年样机 1992年样机 1992年原理样机 1994年验证 1996年样机 1999年样机 2001年开始 * 扫描式成像激光雷达 电光公司(SEO) 研制了一个机载武器制导二极管成像激光雷达系统, 该系统采用脉冲能量8μJ ,重复频率64kHz 的GaAlAs 激光器,在2km 低能见