激光雷达原理..ppt

激光雷达的应用与发展 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。 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。 激光雷达的种类 激光雷达通常按照所用激光器、探测技术或雷达功能来分类。可用于雷达系统的激光器种类很多，主要有二氧化碳激光器、Nd∶YAG及喇曼移频的Nd∶YAG激光器、氦-氖激光器，以及近年来迅速发展的Er∶YAG激光器、GaAlAs半导体激光器和Ho∶YAG激光器。  ?根据探测技术的不同，激光雷达可以分为直接探测型和相干探测型两种。而按照不同功能，则可分为跟踪雷达、运动目标指示雷达、流速测量雷达、风剪切探测雷达、目标识别雷达、成像雷达及振动传感雷达。  激光雷达的原理 ??激光雷达与无线电雷达的工作原理基本相同，且依赖于所采用的探测技术。其中直接探测型激光雷达的基本结构与激光测距机颇为相近。工作时，由发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量激光信号往返传播的时间而确定目标的距离。至于目标的径向速度，则可以由反射光的多普勒频移来确定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度。 ????相干探测型激光雷达又有单稳与双稳之分，在所谓单稳系统中，发送与接收信号共用一个光学孔径，并由发送-接收开关隔离。而双稳系统则包括两个光学孔径，分别供发送与接收信号使用，发送-接收开关自然不再需要，其余部分与单稳系统相同。 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。 直接探测原理图 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。 法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旋转全息扫描器，探测直升机前很宽的范围，可将障碍信息显示在平视显示器或头盔显示器上。该激光雷达系统已在两种直升机上进行了试验。 大气监测激光雷达 激光雷达通过测量大气中自然出现的少量颗粒的后向散射，可以检测风速、探测紊流、实时测量风场等。由于返回的后向散射辐射很微弱，因而大气监测激光雷达需要使用灵敏的接收器。 制导激光雷达 以非制冷二极管泵浦固体激光器为基础的工作波长1nm左右的激光雷达系统，可以提供以距离和强度为基础的高分辨率影像。激光雷达得到的影像不同于红外影像，允许使用比处理红外场景简单的算法实现自主目标捕获。因此，激光雷达寻的器可以为空-地武器提供自主精确制导手段。随着成本的降低，激光雷达寻的器还将用于短程消耗性弹药。 其他军用激光雷达 弹道导弹防御激光雷达 靶场测量激光雷达 振动遥测激光雷达 多光谱激光雷达 谢谢 激光雷达原理 激光雷达定义 发射出激光束,并接收大气分子或其中悬浮物质散射回波信号的一种大气探测设备。 工作于从红外至紫外光谱用激光器做辐射源的光雷达 梅曼和第一只激光器 梅曼和第一只激光器 气体激光器 固体激光器 液体激