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1、激光外差接收技术与激光雷达哈尔滨工业大学戴永江一:,摘要本文介绍了激光雷达的优点特别着重介绍了利用了外差接收技术的Z。,CO红外激光雷达的特点对它们近二十年的发展情况作了评述提出发展:我国激。光雷达的一些看法己I曰当Jl亡J。激光外差接收技术(以下简称外差接收)是研制激光雷达的关键技术之一雷达是利用电磁,,、、波探测目标测定其一个或数个运动学要素如距离方位角速度和加速度等的技术。,、,。装备雷达技术的发展经历了无线电波雷达微波雷达目前已进入了光波雷达阶段由,,。于激光技术的发展出现了激光雷达挤标志着光波雷达的工程实用化阶段的到来早期的,,、激光雷达仅局限
2、于简单的应用如激光渺距或跟踪而现在则在国防天文和气象等方面有。着广泛的应用,。研制更好的激光器提高接收系统的性能是发展激光雷达的两大关键激光雷达用的激,,,Z。光器最先是红宝石激光器后来是YAG激光器而现在主要是CO激光器在提高发射、,。功率良好的大气传输特性及使用的安全性方面都是后者优于前者表1给出了这三种激迷。`琶t“光器的大藕输榭表1激光雷达用的激光器’.`’’J’’LJ.l’~旧一一~~)一’l一下一’,I荞威叮表芙蔚中药篇藏革万夯贡层董种类{研制年代}{一_,~___`微米,一一一_…晴朗夭空…1匕甩一邑—红宝石…196:…。.6。11…5.0
3、6}0.8YAG{1963}1}3,_...`lLL,L,.L.`r.·.··……二_二一…。………CO“19:6….’……{…,仁;毛?一…旦几…七,、.一,在热带气象条件下晴朗天空雾天05公里能见度条件下4毫米/小时的降雨率条件下的衰减率都是3分贝/公。里—激光雷达的接收技术、先是接收能量的直接接收技术,这是一种非相千接收技术。近年,。,来广泛地应用了外差接收技术这是一种相干接收技术它的探测概率高可接收的信号强。,,度比直接接收的更弱由于利用了激光的相干性信息容量也大大增加可以完成直接接收,。技术所无法完成的任务因此具有广阔的发展前景,COZ由此可见
4、采用激光器和外差接收技术的红外激光外差接收技术是今后研制激光雷。达的主要技术方向激光雷达与微波雷达。,图1给出微波雷达(a)和激光雷达(b)的方框图除了专用元件不同外在总体结构,。,和功能上二者是相似的因此可以说激光雷达是微波雷达在电磁波谱的光波段到红外波段(3xzo`3赫或3xio4仟兆赫)的直接延我雷成。:]哟徽伸仁,、、、未浦文冬尾翔当前对目标如车辆舰艇导弹飞五港政f不里、处耗次机和航天飞行器等的搜索跟踪及测量主要。,是成微波雷达完成的但是还存在着一些本缺,力幸。报荡问题提高跟踪及测量精度与降低雷达系统的向俄之雷达ó魂今匀飞李,、复杂性提高可靠性经
5、济性是相互矛盾。,的现有的微波雷达在高仰角工作时要受且未戒文危。收转换发,枷到再入体返回大气层产生的等离子体核爆处建日“。,再统炸等的千扰[」在低仰角工作时则受到地六聂,。触之激光物水面引起的干扰本板发知,、例如目前虽然可以用多台光学经纬仪图1微波雷达与激光雷达的方框图,弹道摄影机对导弹定位和跟踪对其运动姿。,,态及脱靶量进行测量但这种方法的作用距离短是一种非实时测量测量及数据的处理周期。,,长利用多台微波雷达虽然在一定程度上缓和了上述矛盾但是在高仰角和低仰角工作,。,,、时外界干扰却比较严重特别是对低空超低空飞行的目标微波雷达的测量精度分辨。,,率及抗
6、干扰性均满足不了要求由于使用设备多增加了整个搜索跟踪及测量系统本身的,。复杂性及运转时的复杂性因而也降低了它的可靠性及经济性,,它比微波载频要高几个数激光雷达以激光做为载频是微波雷达向更高的频段的延伸。、。,量级激光雷达系统是光学电子学和机械工程学相结合的产物以激光作载频不但能量,、,。非常集中而且由于它具有单色性准直性和相干性等特点因而具有一系列的优点,,。激光雷达采用了小口径天线光束发射角小又没有旁瓣产生这样便比微波雷达有许。多优点。表2给出了几种激光雷达的天线口径及光束发射角,,因而可以精确定位,由于激光光束很窄可以进行窄视场瞄准分辨彼此相距很近的
7、密集。。目标目前激光雷达已达到很高的测量精度1,80年测距范围达1护公里级的实验性激光雷达的测距精度已达2厘米,测速精度达5毫米/秒,测角精度达0.。又如一种无线35毫弧秒,,,。电制导的导弹测距误差为士20米但加上激光测距后误差进一步减小为2米表激光雷达的天2续口径及光束发散角雷达种类天线口径厘米光束发散角(弧秒)单脉冲雷达120。~2卜火控雷达。一1766测地卫星雷达一一召一:25一.45.110发射..:接收一915610,因而无杂波干扰及多路径效应;又由于载频的显著提高,由于激光束无旁瓣也就排除J。。了,,微波雷达所受到的电磁干扰这样在低仰角工作
8、时避免了地物干扰及水波干扰在高,,。仰角工作时可以穿透等离子体屏的阻挡也不受核爆
