激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及應(yīng)用前景（1）

摘要：激光雷達(dá)無論在軍用領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域日益得到廣泛的應(yīng)用。介紹了激光雷達(dá)的工作原理、工作特點(diǎn)及分類，介紹了它們的研究進(jìn)展和發(fā)展現(xiàn)狀，以及應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景。

引言 

激光雷達(dá)是工作在光頻波段的雷達(dá)。與微波雷達(dá)的T作原理相似，它利用光頻波段的電磁波先向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)，然后將其接收到的同波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相比較，從而獲得目標(biāo)的位置(距離、方位和高度)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度、姿態(tài))等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)、導(dǎo)彈等目標(biāo)的探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。

激光雷達(dá)可以按照不同的方法分類。如按照發(fā)射波形和數(shù)據(jù)處理方式，可分為脈沖激光雷達(dá)、連續(xù)波激光雷達(dá)、脈沖壓縮激光雷達(dá)、動(dòng)目標(biāo)顯示激光雷達(dá)、脈沖多普勒激光雷達(dá)和成像激光雷達(dá)等：根據(jù)安裝平臺(tái)劃分，可分為地面激光雷達(dá)、機(jī)載激光雷達(dá)、艦載激光雷達(dá)和航天激光雷達(dá)；根據(jù)完成任務(wù)的不同，可分為火控激光雷達(dá)、靶場(chǎng)測(cè)量激光雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)激光雷達(dá)、障礙物回避激光雷達(dá)以及飛機(jī)著艦引導(dǎo)激光雷達(dá)等。

在具體應(yīng)用時(shí)，激光雷達(dá)既可單獨(dú)使用，也能夠同微波雷達(dá)，可見光電視、紅外電視或微光電視等成像設(shè)備組合使用，使得系統(tǒng)既能搜索到遠(yuǎn)距離目標(biāo)，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精密跟蹤，是目前較為先進(jìn)的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用方式。

一、激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

1.1關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1.1空間掃描技術(shù)

激光雷達(dá)的空間掃描方法可分為非掃描體制和掃描體制，其中掃描體制可以選擇機(jī)械掃描、電學(xué)掃描和二元光學(xué)掃描等方式。非掃描成像體制采用多元探測(cè)器，作用距離較遠(yuǎn)，探測(cè)體制上同掃描成像的單元探測(cè)有所不同，能夠減小設(shè)備的體積、重量，但在我國多元傳感器，尤其是面陣探測(cè)器很難獲得，因此國內(nèi)激光雷達(dá)多采用掃描工作體制。

機(jī)械掃描能夠進(jìn)行大視場(chǎng)掃描，也可以達(dá)到很高的掃描速率，不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠獲得不同的掃描圖樣，是目前應(yīng)用較多的一種掃描方式。聲光掃描器采用聲光晶體對(duì)入射光的偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)掃描，掃描速度可以很高，掃描偏轉(zhuǎn)精度能達(dá)到微弧度量級(jí)。但聲光掃描器的掃描角度很小，光束質(zhì)量較差，耗電量大，聲光晶體必須采用冷卻處理，實(shí)際工程應(yīng)用中將增加設(shè)備量。

二元光學(xué)是光學(xué)技術(shù)中的一個(gè)新興的重要分支，它是建立在衍射理論、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和細(xì)微加工技術(shù)基礎(chǔ)上的光學(xué)領(lǐng)域的前沿學(xué)科之一。利用二元光學(xué)可制造出微透鏡陣列靈巧掃描器。一般這種掃描器由一對(duì)間距只有幾微米的微透鏡陣列組成，一組為正透鏡，另一組為負(fù)透鏡，準(zhǔn)直光經(jīng)過正透鏡后開始聚焦，然后通過負(fù)透鏡后變?yōu)闇?zhǔn)直光。當(dāng)正負(fù)透鏡陣列橫向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，準(zhǔn)直光方向就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這種透鏡陣列只需要很小的相對(duì)移動(dòng)輸出光束就會(huì)產(chǎn)生很大的偏轉(zhuǎn)，透鏡陣列越小，達(dá)到相同的偏轉(zhuǎn)所需的相對(duì)移動(dòng)就越小。因此，這種掃描器的掃描速率能達(dá)到很高。二元光學(xué)掃描器的缺點(diǎn)是掃描角度較小(幾度)，透過率低，目前工程應(yīng)用中還不夠成熟。

1.1.2激光發(fā)射機(jī)技術(shù)

目前，激光雷達(dá)發(fā)射機(jī)光源的選擇土要有半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體泵浦的固體激光器和氣體激光器等。