基于合成孔径激光雷达的目标探测

为了研究合成孔径激光雷达在目标探测中的应用,从建立合成孔径激光雷达的信号传输及回波模型出发,理论分析了合成孔径激光雷达回波信噪比、探测距离、合成孔径时间和解线性调频处理4个方面的特点与优点,并与一般相干体制的激光雷达以及合成孔径雷达进行了对比。结果表明,合成孔径激光雷达比一般相干体制雷达具有更高的回波信噪比和更远的探测距离,且相对于合成孔径雷达具有更快的成像速度。这一结果有助于合成孔径激光雷达应用于远距离目标探测、跟踪与快速预警。     

相干激光雷达平衡式相干探测技术研究

为了分析影响平衡式相干探测信噪比的因素,采用数学模型推导了平衡式相干探测原理和信噪比公式,分析了影响平衡式相干探测信噪比的因素,研制了用于相干激光雷达信号接收的平衡式激光探测器,并通过相干雷达样机,完成了气溶胶粒子发生米氏散射回波信号的探测。结果表明,研制的平衡式激光探测器具有非常低的噪声和高探测灵敏度特性,能较好地探测出大气中气溶胶粒子发生米氏散射的激光回波信号。     

激光雷达逆合成孔径成像技术现状及关键问题

逆合成孔径成像激光雷达是成像雷达体制的创新和拓展,是逆合成孔径技术和激光雷达技术的创造性结合,以其理论上优异的成像性能和在军事、民用领域的应用前景引起了人们的关注.结合国外典型的逆合成孔径成像激光雷达系统,介绍了该技术的研究进展和现状,理论上分析了激光波段逆合成孔径成像技术相比于微波波段的优势和瓶颈,该技术具有方位向分辨率高、相干积累时间短等优点,但其较大的多普勒频移致使运动补偿相位校正十分困难,讨论了激光雷达逆合成孔径成像技术发展面临的关键问题,诸如激光光源频率稳定性需求、相干探测条件、运动补偿和大气传输补偿等.为进一步对激光雷达逆合成孔径成像技术进行深入理论和实验研究打下了基础.     

1.55μm相干激光雷达系统的硬目标速度探测

为了实现激光雷达系统对硬目标的探测,设计了相干探测系统,引入平衡探测器优化本振的大小,并对漫反射硬目标速度进行了探测。结果表明,采用平衡探测器,优化本振的大小,可以有效地提高系统的信噪比,对漫反射硬目标的速率探测平均误差为0.49m/s,测量速率的方差为0.91m/s,实现了系统对漫反射硬目标速度的相干探测。这一结果对于相干测风激光雷达的研制是有帮助的。     

2m衍射口径星载双波长陆海激光雷达系统研究

针对对地三维成像和海洋水深测量的需求,对轨道高度为500 km、口径为2 m的谐衍射光学系统星载双波长陆海激光雷达系统进行了分析。基于单光子阵列探测器,分析了大口径衍射光学系统的光学合成孔径实现方式,并设计了系统参数。波长为1.55μm的陆地观测激光雷达的主要性能指标为：地面像元分辨率4 m,交轨瞬时幅宽4 km,高程测量精度0.3 m。波长为0.516μm的海洋观测激光雷达的可探测水深达30 m。分析了激光本振阵列探测器的结构,提出了基于相干探测的光学合成孔径技术,有望采用计算成像的方式,利用多个子口径的低分辨率复图像信号相干合成高分辨率图像,同时提高图像的信噪比。相同系统参数下的对比分析表明,波长为1.55μm的陆地观测激光雷达采用相干探测体制后,探测性能优于传统的直接探测。采用子口径结构,可降低衍射光学系统的加工难度,同时子口径结构焦距短的特点使得光学系统的轴向尺寸和重量大幅减小。     

相干激光雷达探测目标研究

介绍了相干激光雷达对目标探测的技术优点和现状,阐述了基于相干探测技术构建的激光雷达的主要组成,并给出了整个系统的工作流程。文中基于1.5μm光纤光学技术搭建了相干激光雷达系统。通过搭建的系统进行了外场试验,获得了外场目标的成像图和不同汽车引擎振动产生的微多普勒谱特征图。通过试验证明了相干激光雷达系统可以在目标自动侦察识别方面发挥重要作用。     

相干多普勒激光雷达技术

与传统微波雷达相比，激光雷达具有更高的空间分辨率和灵敏度。激光多普勒雷达作为有效的测速手段，已在遥感空中风场方面得到具体应用。该文介绍了国内外相干多普勒激光雷达的发展情况，并对固态相干多普勒激光雷达的基本组成、工作原理、回波机制以及检测信噪比作了比较详细的论述和分析。文中还结合固态相干激光雷达的特点对该领域的发展趋势作了展望：机载、星载相干激光多普勒雷达技术将得到迅速发展，在军事和民用方面有着广阔的应用价值。     

相干激光引信综述(特邀)

激光相干探测具有灵敏度高、携带信息丰富等优势,在军事、测绘、通信等领域得到了广泛的应用,特别是在激光雷达和激光通信领域的应用发展迅速,但在激光引信领域尚没有大规模地开展。相干探测应用到激光引信是通过检测激光多普勒信号获得目标的相对速度信息,利用速度差别极大地提高激光引信抗自然环境的干扰能力。介绍了相干探测的原理及特点,详述了四种相干激光引信体制,针对典型的线性调频相干激光引信,对其工作原理及系统组成进行了介绍。目前相干探测激光引信技术尚处于起步阶段,由于该体制可以极大提升激光引信的抗干扰能力及作用距离等综合性能,具有广阔的应用前景,值得各相关研究机构进行深入研究,进而加快相干激光引信的工程化应用进程。     

基于线性调频脉冲压缩的激光相干探测技术研究

针对现有的单频率脉冲相干探测激光雷达的高精度测量矛盾,研究采用线性调频脉冲压缩的方式实现相干激光雷达对目标的高精度测距和测速.文中介绍了线性调频脉冲压缩的原理并给出了仿真结果,并结合相干激光雷达系统的特点,并对系统的实现方式问题进行了探讨.     

激光器相位噪声对相干激光雷达性能的影响

首先分析了不同激光线宽情况下激光相位噪声的特征;然后针对激光相位噪声对相干激光雷达探测性能的影响建立理论模型;最后采用统计仿真试验的方法,针对脉冲式和调频连续波两种典型的相干激光雷达,进行激光相位噪声对相干激光雷达性能影响的仿真研究.研究结果表明:对于脉冲光的情况,探测性能受相位噪声的影响与探测距离的关系不大,无需要求探测距离在相干长度之内;而对于调频连续波的情况,探测性能会受到相位噪声的影响较大,应保证探测距离比相干长度小一个量级.     

电子轰击型有源像素传感器在激光雷达的应用

激光雷达技术是成像前沿技术之一,在红外波段尤为重要。由于大面阵激光成像雷达回波很弱,且红外波段探测器灵敏度等技术指标较低,导致成像距离有限,制约了其应用范围。美国Intevac公司发明并生产的电子轰击型有源像素传感器(EBAPS)适用于微光探测,且其响应谱段为950～1650 nm。美国陆军实验室等单位将EBAPS用于激光雷达。本文简述了EBAPS的工作原理及其三代相机产品的特性,重点介绍了EBAPS在激光雷达中的应用情况。旨在为我国激光雷达的发展及微光成像中探测器的选择提供参考。     

非扫描脉冲成像激光雷达灵敏度方程

非扫描成像激光雷达是激光雷达的重要发展方向之一.激光雷达的一个非常重要的性能指标就是给定条件下的最大探测距离,这需要通过激光雷达灵敏度方程对其进行计算.分析了脉冲直接探测的非扫描成像激光雷达与扫描成像激光雷达的不同,介绍了增益调制型非扫描激光雷达系统构成及成像原理,并给出了基于像增强器型CCD(ICCD)能量积分器件作为探测器的该激光雷达成像中的信号和噪声.最后,提出了一种基于对比度和图像信噪比的增益调制非扫描成像激光雷达灵敏度方程.     

目标捕获和制导用的CO_2激光雷达系统

本文是美国雷锡恩公司将ＣＯ＿２激光雷达系统应用于目标捕获和制导的一份研究报告，讨论了不同波长的光波在各种大气条件下的传递特性、相干和非相干探测接收器的方案及ＳＮＲ、典型的激光雷达的框图、测距和测速精度以及给出激光雷达（战术导引头）的外场测试结果等。研究表明，ＣＯ＿２激光雷达可成功地进行自主实时的目标探测、分类和瞄准区的选择。     

分布式卫星合成孔径激光雷达

分布式卫星合成孔径激光雷达(SAL)是近年来深空探测领域的一个研究热点.分析了分布式卫星合成孔径激光雷达的优越特性,综述了当前国内外分布式卫星合成孔径激光雷达技术的研究进展,最后阐述了其关键技术以及下一步要解决的技术难题.     

不用可调谐激光器的非线性拉曼激光雷达

提出了一种新的探测大气气体的激光雷达技术．该技术利用不用任何调谐激光的受激拉曼增益光谱术来进行探测。利用此激光雷达对大气中的二氧化碳甲烷和氢气进行了探测，并用激光雷达方程做了分析。评估了该系统的探测灵敏度和探测范围。     

空间光耦合平衡探测器设计与测试

星地空间相干光通信中,受大气湍流及空间光耦合效率因素的影响,要实现高速率、高探测灵敏度的通信变得异常困难。针对星地空间相干光通信链路中空间光耦合较难的问题,提出了采用大面积平衡探测器来提高探测灵敏度的方法。通过分析平衡探测技术的原理及平衡探测器结构,设计了一种探测面直径为100 m、工作速率为5 Gbps的平衡探测器,搭建了空间相干光通信测试平台。在5 Gbps通信速率下,探测器的直接探测灵敏度达到-18.6 dBm,相干探测灵敏度达到-43.89 dBm,共模抑制比高于38.5 dB。测试结果验证了该空间光耦合平衡探测器用于空间相干光通信的可行性。     

天基合成孔径激光雷达非合作目标成像系统设计与实验

合成孔径激光雷达是合成孔径技术在激光相干探测雷达领域的推广,相比传统合成孔径雷达具有更高的分辨率。相比机载、陆基等应用环境,空间没有大气湍流和机械振动,非常适合合成孔径激光雷达应用,而合成孔径激光雷达本身分辨率不随距离变化的优点,也利于空间大尺度距离探测。建立了对非合作目标进行高分辨率成像监测天基合成孔径激光雷达成像模型,对系统中关键参数进行分析,针对地球静止轨道上的目标进行了系统设计,提出系统实现工程化需要进一步突破的关键技术。结合理论分析,设计了缩比模型验证实验,利用转台模拟空间卫星间运动,得到了方位向分辨率1 mm的目标图像,证明了系统分析的合理性和该系统的实用性,对天基合成孔径激光雷达技术的推广具有一定意义。     

高分辨率合成孔径激光雷达关键技术分析

本文从提高分辨率的角度,详细介绍了合成孔径激光雷达系统采用的线性调频技术、解线频调技术、参考通道技术、相干探测技术、平衡接收技术等关键技术。通过分析了这些技术的主要特点和实施条件,指出了需要进一步深入研究的问题,以期为合成孔径激光雷达系统的设计和研发提供参考。     

主动成像激光雷达

主动成像激光雷达由系统本身提供照明,不必再依赖太阳角,可全天候工作,具有远距离、高分辨率、三维成像能力。特别是具有目标探测、识别和辨识等方面的超强能力,战场上在预警、信息获取、目标监视和侦查方面有很重要的应用。介绍了两种不同体制主动成像激光雷达:一种是采用相干成像合成孔径红外激光雷达,另一种是采用孔径平面散斑强度信息成像激光雷达。阐述了两种不同体制主动成像激光雷达的原理、特点和研究现状,并对其关键技术和应用前景进行了简要的分析。     

光电倍增管在直接探测激光雷达中的应用研究

在高层大气探测中,直接探测多普勒激光雷达具有比较优势.总结了直接探测激光雷达作用距离方程,分析了大气溶胶与大气分子散射、消光作用对激光传输的影响,利用Kolmogorov湍流模型估算大气湍流对回波信号的衰减.比较了没有对回波信号放大和用光电倍增管探测时所需发射脉冲的能量,仿真结果显示光电倍增管用于直接探测激光雷达,很好地抑制了探测器中的热噪声,改善了系统的性能,探测灵敏度提高了25.54 dB.