“雷達”是一種利用電磁波探測目標位置的電子設備.電磁波其功能包括搜索目標和發現目標;測量其距離,速度,角位置等運動參數;測量目標反射率,散射截面和形狀等特征參數。
傳統的雷達是微波和毫米波波段的電磁波為載波的雷達。激光雷達以激光作為載波.可以用振幅、頻率、相位和振幅來搭載信息,作為信息載體。
激光雷達利用激光光波來完成上述任務。可以采用非相干的能量接收方式,這主要是一脈沖計數為基礎的測距雷達。還可以采用相干接收方式接收信號,通過后置信號處理實現探測。激光雷達和微波雷達并無本質區別,在原理框圖上也十分類似,見下圖
激光雷達是工作在光頻波段的雷達。與微波雷達的原理相似,它利用光頻波段的電磁波先向目標發射探測信號,然后將其接收到的同波信號與發射信號相比較,從而獲得目標的位置(距離、方位和高度)、運動狀態(速度、姿態)等信息,實現對目標的探測、跟蹤和識別。
激光雷達由發射,接收和后置信號處理三部分和使此三部分協調工作的機構組成。激光光速發散角小,能量集中,探測靈敏度和分辨率高。多普勒頻移大,可以探測從低速到高速的目標。天線和系統的尺寸可以作得很小。利用不同分子對特定波長得激光吸收、散射或熒光特性,可以探測不同的物質成分,這是激光雷達獨有的特性。
激光雷達的種類
目前,激光雷達的種類很多,但是按照現代的激光雷達的概念,常分為以下幾種:
按激光波段分:有紫外激光雷達、可見激光雷達和紅外激光雷達。
按激光介質分:有氣體激光雷達、固體激光雷達、半導體激光雷達和二極管激光泵浦固體激光雷達等。
按激光發射波形分:有脈沖激光雷達、連續波激光雷達和混合型激光雷達等。
按顯示方式分:有模擬或數字顯示激光雷達和成像激光雷達。
按運載平臺分:有地基固定式激光雷達、車載激光雷達、機載激光雷達、船載激光雷達、星載激光雷達、彈載激光雷達和手持式激光雷達等。
按功能分:有激光測距雷達、激光測速雷達、激光測角雷達和跟蹤雷達、激光成像雷達,激光目標指示器和生物激光雷達等。
按用途分:有激光測距儀、靶場激光雷達、火控激光雷達、跟蹤識別激光雷達、多功能戰術激光雷達、偵毒激光雷達、導航激光雷達、氣象激光雷達、偵毒和大氣監測激光雷達等。
在具體應用時,激光雷達既可單獨使用,也能夠同微波雷達,可見光電視、紅外電視或微光電視等成像設備組合使用,使得系統既能搜索到遠距離目標,又能實現對目標的精密跟蹤。
激光雷達與微波雷達比較
激光雷達的波長比微波短好幾個數量級,又有更窄的波束。因此,于微波雷達相比,激光雷達具有如下優點:
1、角分辨率高,速度分辨率高和距離分辨率高。采用距離-多普勒成像技術可以得到運動目標的高分辨率的清晰圖象。
2、抗干擾能力強,隱蔽性好;激光不受無線電波干擾,能穿越等離子鞘,低仰角工作時,對地面多路徑效率不敏感。激光束很窄,只有在被照射的那一點,那瞬間,才能被接收,所以激光雷達發射的激光被截獲的概率很低。
3、激光雷達的波長短,可以在分子量級上對目標探測。這是微波雷達無能為力的。
4、在功能相同的情況下,比微波雷達體積小,重量輕。
當然,激光雷達也有如下缺點:
1、激光受大氣及氣象影響大。大氣衰減和惡劣天氣使作用距離降低。此外,大氣湍流會降低激光雷達的測量精度。
2、激光束窄,難以搜索目標和捕獲目標。一般先有其他設備實施大空域、快速粗捕目標,然后交由激光雷達對目標進行精密跟蹤測量。
激光雷達探測原理
激光雷達最重要的性能參數是系統信噪比(SNR)。下圖給出了激光雷達的非相干和相干接收機方框圖。
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