国外军用CO2激光雷达技术的发展
激光测距技术国内外发展状况及原理
激光测距技术国内外发展状况及原理作者：郑明杰刘鑫来源：《科技创新导报》 2014年第1期郑明杰刘鑫(长春工业大学人文信息学院吉林长春 130122）摘要：激光是一种高度相干、能量集中以及方向性很强的光辐射,这些特点对于实现测量过程中的自动化、高效率及高精度是十分有益的。
关键词：激光测距技术发展状况原理中图分类号：TN249 文献标识码:A 文章编号：1674-098X(2014)01(a)-0035-011 激光测距技术国内外发展状况国内外在20世纪70年代初的一些测量仪器开始采用了激光技术。
世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的，被称作柯丽达1型。
1971年，美国军方率先配置了AN/GVS-3型红宝石激光测距系统。
自此，各国军队逐渐配备了用于侦查的激光测距机，各种型号的激光测距装置相应得到了应用。
20世纪70年代，美国、俄罗斯等国的著名公司开展合作研究，其产品涉及工业、航天、海洋等多个方面。
经过多年不断探索，激光测距机更新了两代，已经研制更新到了第3代。
第1代激光测距系统是光电倍增管探测器和红外宝石激光器构成的。
但是由于占地面积广、重量重、耗费电量多等缺点而被第2代测距系统取代。
第2代激光测距系统采用近红外钕激光器(主要是Nd：YAG激光器)和PIN光电二极管或者雪崩光电二极管。
与第一代相比，第2代激光测距系统的耗电量和体积都小很多，因此得到了迅速发展。
到20世纪70年代，YAG激光器技术趋于成熟，将这种激光器应用于远程、中程、短程的激光测距雷达以成为一种趋势。
但是由于其对全天候测距精度低、兼容性差及损伤人眼的缺点，伴随着激光技术与电子技术的发展，逐渐被第3代激光测距系统所取代。
第3代激光测距系统相较于前两代而言有了十足的发展。
其结构采用对人眼安全的激光器，并用最新电子的技术。
并且体积小、耗电量少而精度更高。
西方国家开发出了用途不同的测距系统，有单光束激光测距系统、二维激光扫描式测距系统等。
雷达技术发展历程及未来发展趋势
雷达技术发展历程及未来发展趋势概述：雷达技术是一种利用电磁波进行探测和测量的技术，广泛应用于军事、航空、气象、导航、交通等领域。
本文将详细介绍雷达技术的发展历程，并探讨未来的发展趋势。
一、雷达技术的发展历程1. 早期雷达技术早期雷达技术起源于20世纪初，最初用于军事领域。
第一次世界大战期间，雷达技术被用于探测敌方飞机。
当时的雷达系统主要基于电波的反射原理，通过发射电磁波并接收反射回来的信号来确定目标的位置和速度。
2. 雷达技术的发展和应用随着科学技术的进步，雷达技术得到了快速发展。
在第二次世界大战期间，雷达技术在军事领域的应用进一步扩展，成为战争中的重要武器。
此后，雷达技术逐渐应用于民用领域，如航空、气象、导航和交通等。
3. 雷达技术的进步和创新随着计算机技术和信号处理技术的进步，雷达技术得到了进一步的提升和创新。
现代雷达系统不仅能够实现更高精度的目标探测和跟踪，还能够提供更多的功能，如地形测绘、气象预测和隐身目标探测等。
二、雷达技术的未来发展趋势1. 高精度和高分辨率未来雷达技术的发展趋势之一是实现更高精度和更高分辨率的目标探测。
通过引入新的信号处理算法和更先进的硬件设备，雷达系统能够实现对小型目标的精确探测和跟踪，提高雷达系统的目标识别能力。
2. 多功能集成未来雷达系统将趋向于多功能集成，实现多种功能的融合。
例如，将雷达系统与其他传感器和系统集成，如红外传感器、光学传感器和卫星导航系统等，可以提高雷达系统的综合性能和适应性。
3. 自适应和智能化未来雷达技术的发展趋势之一是实现自适应和智能化。
通过引入人工智能和机器学习算法，雷达系统可以根据环境变化和任务需求进行自主调整和优化，提高系统的性能和效率。
4. 高效能源和环境友好未来雷达系统将注重能源的高效利用和环境的友好性。
通过采用新型的能源供应和管理技术，如太阳能和储能技术，以及降低功耗和减少对环境的影响，雷达系统可以实现更高的能源利用效率和更低的碳排放。
全球激光雷达政策总结
截至2024年1月，全球各国对激光雷达的政策总结如下：
1. 美国：美国一直是激光雷达技术的领先者之一，在军事、航空航天和自动驾驶等领域广泛应用。
美国政府鼓励和支持激光雷达的研发和商业化，并且有一系列相关的法律和规定来监管其使用。
2. 欧洲：欧洲各国在激光雷达政策上存在一定的差异。
例如，德国和法国等国家将激光雷达技术视为关键领域，并提供政府资金用于研究和开发。
同时，欧盟也在推动统一的激光雷达标准和规范。
3. 中国：中国政府将激光雷达技术列为重点发展领域之一，尤其在自动驾驶和无人机等领域具有广泛应用前景。
中国政府鼓励企业进行创新研发，并提供相应的资金支持和政策引导。
4. 日本：日本在激光雷达技术方面也具有较强实力，并将其视为未来科技产业的重要组成部分。
日本政府通过资金支持和政策鼓励，推动激光雷达技术的研究和应用。
5. 其他国家：除了上述国家外，许多其他国家也在积极推动激光雷达技术的发展和应用。
例如，加拿大、澳大利亚、韩国等国家都有相关的研究项目和政策支持。
总体而言，全球各国对激光雷达技术的政策趋向于鼓励和支持其研发和商业化应用，并且在监管和标准制定方面也有所努力，以确保激光雷达技术的安全和可靠性。
然而，具体政策和法规可能因国家而异，需要根据具体情况进行了解和跟踪。
1。
雷达技术发展历程及未来发展趋势
雷达技术发展历程及未来发展趋势概述：雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。
它在军事、航空、气象、导航等领域发挥着重要作用。
本文将介绍雷达技术的发展历程，并探讨未来雷达技术的发展趋势。
一、雷达技术发展历程：1. 早期雷达技术：雷达技术起源于20世纪初期，最早用于军事领域。
早期雷达系统主要采用机械扫描方式，通过发送脉冲信号并接收回波来实现目标探测。
这些早期雷达系统在第二次世界大战期间发挥了重要作用，匡助军队进行目标侦测和导航。
2. 脉冲雷达技术：随着科技的进步，雷达技术逐渐发展为脉冲雷达技术。
脉冲雷达系统通过发送短脉冲信号并测量回波的时间来确定目标的距离。
这种技术具有高分辨率和较长探测距离的优势，被广泛应用于航空、气象和导航领域。
3. 连续波雷达技术：连续波雷达技术是雷达技术的又一重要发展阶段。
连续波雷达系统通过发送连续的电磁波信号，并测量回波的频率变化来确定目标的速度。
这种技术在航空领域中被广泛使用，用于飞行器的导航和着陆。
4. 相控阵雷达技术：相控阵雷达技术是近年来的重要突破。
相控阵雷达系统通过利用多个发射和接收单元的组合，实现对目标进行快速扫描和定位。
相控阵雷达技术具有高分辨率、快速探测和抗干扰能力强的特点，广泛应用于军事和航空领域。
二、雷达技术的未来发展趋势：1. 多波束雷达：多波束雷达技术是未来雷达技术的重要发展方向。
通过利用多个波束同时进行探测和测量，可以提高雷达系统的探测效率和准确性。
多波束雷达技术可以应用于军事侦察、航空导航和天气预测等领域。
2. 超高频雷达：超高频雷达技术是未来雷达技术的另一个重要方向。
超高频雷达系统可以利用较高频率的电磁波进行探测，具有更高的分辨率和探测距离。
这种技术可以应用于目标识别、隐身飞行器探测和地质勘探等领域。
3. 弹性波雷达：弹性波雷达技术是未来雷达技术的新兴方向。
弹性波雷达系统可以利用地球表面的弹性波传播进行探测，具有对地壳结构进行高精度探测的能力。
美军雷达武器现状及发展趋势
美军雷达武器现状及发展趋势美军雷达武器是美国军事力量的重要组成部分，它们在现代战争中扮演着至关重要的角色。
随着科技的不断发展，美军的雷达武器也在不断进行更新和改进，以适应不断变化的战场需求。
本文将对美军雷达武器的现状及发展趋势进行全面解析。
一、美军雷达武器现状1. 陆军雷达系统美军陆军拥有多种不同类型的雷达系统，包括AN/TPQ-53 主动相控阵雷达、AN/TPQ-50 静止式多功能雷达、AN/TPQ-48 轻型远程雷达等。
这些雷达系统在侦察、监视、指挥和控制等方面发挥着重要作用，为美军提供了重要的战场信息支持。
2. 海军雷达系统美军海军拥有一系列先进的舰载雷达系统，包括SPY-1 相控阵雷达、AN/SPS-48 3D雷达、AN/SPS-73 海域搜索雷达等。
这些雷达系统不仅能够帮助舰船进行远程目标探测和跟踪，还可以进行空中、水面和水下目标的探测和追踪，为海军作战提供了重要的支持。
1. 多功能化未来，美军雷达武器将更加注重多功能化，即在同一个雷达系统上集成多种不同的功能模块，实现目标搜索、跟踪、识别和导引等多种功能，提高雷达系统的灵活性和多样化能力。
2. 网络化美军将加大对雷达系统的网络化建设力度，即不同雷达系统之间能够实现信息共享和协同作战，将雷达系统纳入整体作战网络中，提高保障作战的一体化能力。
3. 自动化未来，美军将更加注重雷达系统的自动化能力，即通过人工智能和自主控制技术，使雷达系统能够更加智能化和自主化，减轻作战人员的负担，提高作战效率和可靠性。
4. 抗干扰未来，美军将更加注重对雷达系统的抗干扰能力，即加强雷达系统对电子战和网络攻击的抵御能力，确保雷达系统在复杂电磁环境下能够稳定可靠地运行。
5. 小型化未来，美军将加大对雷达系统小型化和轻型化的研究力度，即研发更加紧凑、轻便、便携的雷达系统，以适应未来作战场景的需要。
美军雷达武器在不断发展和改进，以适应不断变化的战场需求，将更加注重多功能化、网络化、自动化、抗干扰和小型化等方面的发展。
国外激光武器发展概况
国外激光武器发展概况激光武器是利用激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器之一，它具有功能集中，传输速度快，作用距离远，命中精度高，转移火力快，抗电磁干扰，能多次重复使用和效费比高等优点。
从60年代开始，世界各军事强国都在大力开发军用激光技术。
在激光武器的研制上，美国一直处于领先地位，已进行过多次设计试验的循环过程。
美国之所以在激光武器的研制方面处于世界领先地位，是因为它采取了一系列行之有效的措施。
为了确保激光武器的型号研制的顺利进行。
美国国防部制定了极限操作法计划。
它的目的是使美国保持激光武器制造技术方面的优势；避免研制工作中出现重复现象以提高经济效益；吸引民间经济部门来解决国防问题。
1985年美国国防部提出对五个学术研究领域，11项关键技术开展研究，其中包括了制造新概念武器的研究。
目前，美国在已有的研究工作基础上，确定了下一步的研究方向，选定了研制激光武器的主承包商和科研机构，并且组织它们进行了科技情报交流工作。
对于作为战术武器使用的激光武器，美国将它分为五种类型。
A.与战术武器配用的不具备杀伤能力的激光侦察器材，如激光测距机，激光指示器等；B.用来侦察敌方光电仪器工作状况及其配用的有效杀伤系统，甚至还能使这些仪器及其操作手致盲的激光武器；C.用来损伤无激光防护的敌方人员视觉的激光武器；D.用来摧毁敌方光电仪器的敏感元件和结构部件及其载体的高能激光武器；E.光谱波段上的非相干辐射源，如探照灯及高亮度的闪光灯等。
虽然它们不是激光武器但是美国专家认为它们能够用来进行光电压制。
美国把C、D两类激光武器确定为未来的重点发展项目。
前苏联的激光武器研究始于60年代初期，七十年代初前苏联的激光武器研究已经有了很大进展。
1980年，美国的情报部门搜集到的情报分析显示，前苏联高能激光武器的发展计划庞大，高能激光武器的研制能力已接近美国同类的激光武器。
在舰艇上安装激光武器主要用于近程防御，据介绍，前苏联的万吨级“基洛夫”巡洋舰已装备了DF化学激光武器，该武器可击毁10微米处的掠海制导导弹，并可向水下发射，击穿潜艇的艇体。
激光雷达未来的趋势
激光雷达未来的趋势激光雷达是一种利用激光脉冲对目标进行测距和成像的雷达技术。
相比传统的雷达技术，激光雷达具有高分辨率、高精度、高速率等优势，因此被广泛应用于机器人导航、自动驾驶、智能交通等领域。
未来的激光雷达将继续发展演进，具有以下几个趋势：一、小型化和紧凑型设计：未来的激光雷达将更加小型化和紧凑，以适应更多应用场景的需求。
通过采用新型的激光器、探测器和光学元件，激光雷达的体积将被进一步压缩，从而更方便地集成到各种设备中，如机器人、无人车等。
二、高分辨率和高精度：激光雷达的分辨率和精度将进一步提升。
通过采用更高功率的激光器和更灵敏的探测器，激光雷达可以实现更高的分辨率和更低的误差，提高对目标的探测和测量能力。
这将使得激光雷达在目标识别、障碍物避障等方面有更广泛的应用。
三、多波束和全景扫描：未来的激光雷达将采用多波束和全景扫描技术，提高对目标的感知能力。
通过同时发射多个激光束，并采集返回的信号，可以获得目标的多角度信息，从而更准确地还原目标的形状和位置。
这将使得激光雷达在三维重建、环境建模等方面有更广泛的应用。
四、高速率和实时性：未来的激光雷达将具备更高的扫描速度和更快的数据处理能力，实现更高的工作帧率和实时性。
通过采用高速控制和数据传输技术，激光雷达可以更快地完成对目标的扫描和数据采集，并将数据实时传输给处理系统。
这将使得激光雷达在自动驾驶、智能导航等领域有更广泛的应用。
五、代价降低和商业化应用：未来的激光雷达将进一步降低成本，实现商业化应用。
目前激光雷达的价格较高，限制了其在普通消费者市场的应用。
未来随着技术的进步和产业的发展，激光雷达的成本将进一步降低，从而使得其在智能手机、无人机等领域得到更广泛的应用。
六、多模式融合和传感器互补：未来的激光雷达将与其他传感器进行多模式融合和传感器互补。
通过将激光雷达与摄像头、雷达、惯性导航等传感器进行融合，可以获得更全面、更准确的环境感知和定位信息。
这将有助于提高自动驾驶、智能导航等系统的安全性和可靠性。
雷达技术的发展与应用
雷达技术的发展与应用近年来，雷达技术已成为重要的科学技术领域之一，广泛应用于军事、民用和科研领域。
雷达技术的快速发展，使其应用范围不断扩大，其在现代信息化时代的作用越加显著，成为维护国家安全和推动科技进步的重要手段。
一、雷达技术的概念和发展历程雷达技术（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测量的技术，包括雷达发射机、天线、接收机和信号处理系统等部分。
雷达技术的诞生源于20世纪20年代的欧洲，最初被用于航空领域，随着科学技术的不断进步，雷达技术逐渐被应用于军事、气象、航空、航海、勘探和通讯等领域，极大地拓展了雷达技术的应用领域。
二、雷达技术的应用1.军事领域雷达技术在军事领域中的应用范围非常广泛。
从防空到海上监视，从导弹拦截到轰炸机探测，雷达技术被广泛应用于军事装备中。
例如，以美国的F-35战斗机为例，其雷达系统可以扫描360度全方位，探测范围高达500公里，能够探测到并跟踪多达20架敌机。
军事领域中的雷达技术不仅在探测和监测方面发挥了重要作用，也为战争中的指挥决策提供了重要的技术支持。
2.民用领域雷达技术在民用领域中的应用也越来越广泛。
例如，天气雷达可以探测到降雨、风向、温度等信息，为气象预报提供了重要的数据支持；机场雷达可以为飞机导航和空中交通控制提供可靠的信息；汽车雷达可以在低能见度环境下为驾驶员提供前方障碍物的信息，提高行车安全性。
3.科研领域在科研领域中，雷达技术不仅被应用于气象、海洋、地球物理等领域的研究中，还可以利用雷达成像技术对大自然的各种景象进行研究。
例如，雷达成像技术可以用于观测冰川的运动、冰雪下水的流动等，以及观测太空飞行器和流星的轨迹等。
三、雷达技术的未来发展趋势1.发展多波段雷达技术未来雷达技术的发展将面临更加复杂的场景和多样化的目标，因此多波段雷达技术将成为未来雷达技术发展的重要方向。
多波段雷达技术的应用可以提高雷达的探测能力和识别性能，以满足不同目标对雷达的要求。
2.发展超材料和元器件技术超材料和元器件技术的发展将促进雷达探测和成像的精度和灵敏度提高。
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国外军用CO2激光雷达技术的发展
于少数任
务,即常规微波雷达不能很好执行的任务.
这些任务是远程,高精度SATKA,极精确的
导航适时修正.以及高分辨率成象.
随着激光技术的不断发展,战术激光雷
达证实了它在许多应用中比常规微波雷达有
显着的优点:
(1)可进行地形跟随/地形圆避(TF/TA).
co激光雷达可让飞机回避高架电线和地面
障碍物,从而可让飞机飞得更低更快,因为具
有高的角分辨率.
(2)CO,激光雷达的光束能很好穿透烟,
雾,覆,识别伪装,在很远距离上探测空载目
标,遥感化学药剂;
(3)通过分析高分辨率的角一角一多普
勒成象,能识别目标和识别目标部位;
(4>用相干激光雷达可遥感大气风速,已
用于航天器尾部涡流的检测与跟踪,航天穿
梭机起飞和着陆时的大气引力测量,空基风
剪应力的检测,地基机场微矮风剪应力的监测,气象研究和环境监测等.
若我们将军用激光雷达分为战略性和战
术性两丈类,那么它们的现状(指已在生产中.或在现场演习中已被证实)和未来(指已被证实,或能被证实.它们为具有宽带性能的系统)如下:
A,战略性激光雷达
现状未来
激光器C一
最大距离8(JOhn>1000kin
测距精度lem一
多普勒精度<0.1em!sec一
角精度10ps’ad—
B,战术性激光雷达
‘
现状未来
激光器
最大距离
测距精度
多普勒精度
角精度
“CO2
,
‘C..
CO2,YAG.
?一
3km
<lt4cm
<5em/se~
<50urad
本文仅就军用c激光雷达作简要说
明.然后对其发射机中的CO,激光器情况作一
评估,再提出对发展我国军用激光系统的
建议,供参改.
二,战略性军用C02激光雷
达——火池激光雷达(Firepond
I_aserRadar)
在美国海军空问与系统司令部和弹道导
弹防预组织的发起下,美国麻省理工学院林肯实验室(mrILL~研制和证实了一种战略性
激光集锦第9卷
军用CO2激光雷达——火池激光雷达.它
是一种宽带,大功率,成象,测距雷达,能io,~i 真假目标和多弹头.1990年3月4日成功地得到一颗轨道卫星SEASAT的第一张测距一多普勒成象照片,其时SEASAT距地球800一lOookm.在以后的25天内,叉收集到多张照片.1990年3月29日叉成功地进行了飞火(Fir~ar)激光雷达实验,识别出一枚弹道导弹再人头与一枚可膨胀的诱骗物之间的区别; 1990年10月2013再次成功地完成了第二次飞火激光雷达成象,进一步确认了第一次获
得的结果.1991年4月1213发射火鸟(Fire. bird1)火箭,部署多目标,欲证实激光雷达的1.发射机
识别技术与激光雷达对抗.搜集和跟踪;1992 年4月日13发射飞鸟疆火箭,成功地收集
了飞行期问的数据,野心勃勃的目的得以实现.
火池c02激光雷达从1990年到1992
年.在大于l5OOkm的距离上,收集了许多卫星的宽带测距——多普勒图象.在相干激光
雷达技术的历史上,树立了一个显着的里程
碑.它首次能精确跟踪和成象兆米距离上的
目标,并收集卫星和火箭有效负载的有用数
据.
火池宽带c02激光雷达的技术性能为
下表:
激光放大器”02.1个大气压.电子束维持放电
波长11.17/ma.1一P(22)
能量1脉冲5o】
峰值功率1.56MW
平均功率3c0W
脉宽32岫.FWHM
波形
多普勒探测未调制的32脉冲
测距和多普勒探测100MHz/16tas线性调频上啁啾
100MHz/16tas线性调频下啁啾
测距一多普勒粗成象50,170MHd64&~线性调频上啁嗽I距一多普勒细成象32.1GI4z/1/as线性调频上啁啾
3分贝天线束宽l
2.接收机:双转换外差接收机
3分贝天线束宽10
瞬时带宽lMHr2.4
瞬时MD输人动态范围48dB
多普勒跟踪,第二奉振数字处理器带宽185MHz,1和O通道对测距和多普勒跟踪,作实时处理;或以成象.
火池激光雷达采用了主控振荡器——功
率放大器(MOPA)发射机系统设计.采用
c02,工作于11.17tan,以减小大气中c02
的吸收和大气反常色散发射机链中第一台
器件是长2.36m,20w连续波一e02激光主控
振荡器,对成象雷达其频率稳定度为lkHz;
随后是几级放大器,产生高达IOOJ,脉冲的输
出脉冲,脉宽为25一lOOns,为具有严格线性
的宽带线性调频脉冲采用特殊设计的
曲电光调制器,产生2tts内的1.5GHz的线
性调频脉冲.曲电光调制器由7.5kW的
镦波源驱动.
功率振荡器被锁相到一台超稳振荡器和
一
台1wC02工作于1一P(22)(11,17/ira)
跃迁上的超稳本振的和频IOMHz上.10MHz
用于产生发射机波形的频率合成器的一个源
第2期潘承志:国外军用0激光雷达技术的发展?17
(对第二个本振)以及产生模拟信号处理器的
信号.功率振荡器的信号经机械斩波形成一个35∞的脉冲,并经过一对lnSb法拉弟旋转隔离器通过-_台窄带放大器,输出能量为40 —
100mJ,脉冲重复频率为6Hz.
低气压窄带放大器系统的典型工作参量为:
激光器参数值
有效增益(dB)30—35
输出脉冲能量()150一Ⅻ】
脉宽()35—5O
脉冲重复频率()5～10
束直径(f)(一)输入时为I.9;输出时为3.8
混台气18C:15:65He:2CO
总气压(mnfflg)16～l8
工作电压(kv)3.2—3.6
放电的E/N值(1v,c)—5
能量负载(J?rI.arm)150—250
清除率
第二级窄带放大器～100mJ的输出是调
频的,然后在三通道的宽带放大器中被进一步放大.该宽带放大器是一台电子束维持放
电的工作于环形放大器方式的两个分开的增益段,发射机的信号通过每个增益段的全部三个通道.每个增益段的体积为10x10×
250cn~(25升),典型的电子束加速电压为200kV,电流密度为～5mc,在35b~s的脉
宽内.混合气体为1”C16:2N2:3He.
图1示出火池宽带成象C激光雷达系
统的布置图,图2示出激光放大器示意图.
圉1火池宽带成象O激光雷达系统布置图。