《光电子信息系统》PPT课件

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1、1第六章激光雷达2战争需求促进科技发展二次世界大战中雷达发挥了重要作用，成为战胜法西斯的法宝之一；军用需求促使雷达波长进一步缩短，分辨率进一步提高；从微波量子放大器maser到光学受激辐射放大器laser；激光雷达是微波雷达在光学波段的延伸。31、激光雷达的基本概念Radar:RadioDetectingandRanging-无线电探测与定位；Ladar:LaserDetectingandRanging-激光探测与定位；Lidar:LightDetectingandRanging-光探测与定位；软目标与硬目标软目标：大气、云层、气溶胶、烟尘;

2、硬目标：人员、车辆、飞机、建筑物。4激光雷达的分类按工作方式可分为：连续激光雷达与脉冲激光雷达，CWandPulseLadar脉冲激光雷达：可测距离、方向、高度；距离：根据电波由发射出去到接收回来所经历的时间测定；方向：根据收到反射波时天线所指的方向角确定；高度：根据距离和天线所指的仰角确定。连续激光雷达：采用调频波，根据发射波与反射波之间的频差测定距离，根据多普勒原理测运动物体的速度。采用调幅波，根据发射波与回波之间的相位差测距。5激光雷达的分类按光束的单频性和接收方式可分为：相干与非相干激光雷达；CoherentandNon-cohere

3、ntLadar以工作原理可分为：测距机、差分吸收与多普勒激光雷达RangeFinders,DIAL(DifferentialAbsorptionLidar)，DopplerLidar6激光雷达的分类按运载平台分为地基固定式激光雷达、车载激光雷达、机载激光雷达、船载激光雷达、星载激光雷达、弹载激光雷达和手持式激光雷达等。按功能分为激光测距雷达、激光测速雷达、激光测角和跟踪雷达、激光成像雷达，激光目标指示器和生物激光雷达等。7激光雷达的分类按用途分为激光测距仪、靶场激光雷达、火控激光雷达、跟踪识别激光雷达、多功能战术激光雷达、制导激光雷达、侦毒激

4、光雷达、导航激光雷达、气象激光雷达和大气激光雷达等。8激光雷达的基本工作原理（1）飞行时间：脉冲非相干激光雷达Time-of-Flight:pulsenon-coherentladar；（2）多普勒效应：连续和脉冲相干外差激光雷达DopplerEffect:HeterodyneCWandpulsecoherentlidar（3）差分吸收:双波长脉冲非相干激光雷达DIAL-DifferentialAbsorptionLidar:twowavelengthspulselidar9激光雷达的特点－高空间分辨能力空间分辨能力：分辨一定距离处两个相邻物

5、体的能力；包括横向角分辨能力和纵向距离分辨能力。横向角分辨能力：以可分辨的两个物体的横向间隔与距离之比-角度表示；纵向距离分辨能力：在距离方向可分辨两个物体的能力，以距离D表示；10激光雷达的特点－高空间分辨能力受衍射效应限制的角分辨极限：=/D，-工作波长，D-发射天线直径。激光雷达：：31012-31015Hz，：100m-100nm；微波雷达：max：21011Hz，min；1.5mm;纵向分辨力：D=c/2B，B-调频带宽，c-光速。激光雷达：Bmax=1014Hz，Dmin=10-6m，B=109Hz，

6、D=0.15m；微波雷达：Bmax=51010Hz，Dmin=0.006m11数字举例表例激光雷达微波雷达波长1.06m5.2cm天线直径D（m）0.022.0/100角分辨率/d弧度0.000050.026/0.0005210km处的横向分辨力（m）0.5260/5.2200km处的横向分辨力（m）105200/10412激光雷达的特点（1）高空间分辨率；（2）测速分辨能力高：1cm/s；（3）可以获得目标的多种图像:目标反射激光的辐射几何分布图像、距离选通图像和速度图像等。（4）抗干扰能力强，不受外界电磁场干扰；波束窄，干扰光

7、波不容易进入本信道；宽调谐，多光谱探测能力，对付隐形飞机；（5）可以用于水下探测和通信，已实现了卫星和深海潜艇的通讯;（6）体积小、重量轻、造价低。13激光雷达的缺点（1）大气传输性能差，易受气象条件影响，一般只能短程应用（10-50km）；（2）波束窄，不容易实现大视场扫描搜索。142、激光雷达的构成和工作原理15组成部分及其功能本振：稳频小功率激光器，稳定度10-10以上，提供频率标准；发射：提供激光功率，E=L（零差），或E-L=const；调制器：调制频率或强度，调制电源-本振-发射之间锁相；发射/接收：压缩发散角，包括二

8、维扫描机械装置，单站/双站；光电探测：光电转换、滤波、检波；中频放大：窄带，带宽为（d）max，频响在2m附近；I/Q相敏检波：I-InPhase：同相位，Q-