光電子信息系統(tǒng)課件

1、光電子信息系統(tǒng)PPT課件1 第六章 激光雷達(dá)激光雷達(dá)光電子信息系統(tǒng)PPT課件2戰(zhàn)爭(zhēng)需求促進(jìn)科技發(fā)展n二次世界大戰(zhàn)中雷達(dá)發(fā)揮了重要作用，成為戰(zhàn)勝法西斯的法寶之一；n軍用需求促使雷達(dá)波長(zhǎng)進(jìn)一步縮短，分辨率進(jìn)一步提高；n從微波量子放大器maser到光學(xué)受激輻射放大器laser；n激光雷達(dá)是微波雷達(dá)在光學(xué)波段的延伸。光電子信息系統(tǒng)PPT課件3 1、激光雷達(dá)的基本概念Radar: Radio Detecting and Ranging - 無(wú)線(xiàn)電探測(cè)與定位；Ladar: Laser Detecting and Ranging - 激光探測(cè)與定位；Lidar: Light Detecting and Ra

2、nging -光探測(cè)與定位；軟目標(biāo)與硬目標(biāo)軟目標(biāo)：大氣、云層、氣溶膠、煙塵;硬目標(biāo)：人員、車(chē)輛、飛機(jī)、建筑物。光電子信息系統(tǒng)PPT課件4激光雷達(dá)的分類(lèi)按工作方式可分為：按工作方式可分為：連續(xù)激光雷達(dá)與脈沖激光雷達(dá)，CW and Pulse Ladar脈沖激光雷達(dá)：可測(cè)距離、方向、高度；距離：根據(jù)電波由發(fā)射出去到接收回來(lái)所經(jīng)歷的時(shí)間測(cè)定；方向：根據(jù)收到反射波時(shí)天線(xiàn)所指的方向角確定；高度：根據(jù)距離和天線(xiàn)所指的仰角確定。連續(xù)激光雷達(dá)：采用調(diào)頻波，根據(jù)發(fā)射波與反射波之間的頻差測(cè)定距離，根據(jù)多普勒原理測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的速度。 采用調(diào)幅波，根據(jù)發(fā)射波與回波之間的相位差測(cè)距。光電子信息系統(tǒng)PPT課件5激光雷達(dá)的分

3、類(lèi)按光束的單頻性和接收方式可分為：按光束的單頻性和接收方式可分為： 相干與非相干激光雷達(dá)；Coherent and Non-coherent Ladar以工作原理可分為：以工作原理可分為： 測(cè)距機(jī)、差分吸收與多普勒激光雷達(dá) Range Finders, DIAL(Differential Absorption Lidar)， Doppler Lidar光電子信息系統(tǒng)PPT課件6激光雷達(dá)的分類(lèi)按運(yùn)載平臺(tái)分為按運(yùn)載平臺(tái)分為 地基固定式激光雷達(dá)、車(chē)載激光雷達(dá)、 機(jī)載激光雷達(dá)、船載激光雷達(dá)、 星載激光雷達(dá)、彈載激光雷達(dá)和手持式激光雷達(dá)等。按功能分為按功能分為 激光測(cè)距雷達(dá)、激光測(cè)速雷達(dá)、 激光測(cè)角和跟

4、蹤雷達(dá)、激光成像雷達(dá)， 激光目標(biāo)指示器和生物激光雷達(dá)等。光電子信息系統(tǒng)PPT課件7激光雷達(dá)的分類(lèi)按用途分為按用途分為 激光測(cè)距儀、靶場(chǎng)激光雷達(dá)、火控激光雷達(dá)、跟蹤識(shí)別激光雷達(dá)、多功能戰(zhàn)術(shù)激光雷達(dá)、制導(dǎo)激光雷達(dá)、偵毒激光雷達(dá)、導(dǎo)航激光雷達(dá)、氣象激光雷達(dá)和大氣激光雷達(dá)等。光電子信息系統(tǒng)PPT課件8激光雷達(dá)的基本工作原理（1）飛行時(shí)間：脈沖非相干激光雷達(dá) Time-of-Flight: pulse non-coherent ladar；（2）多普勒效應(yīng)：連續(xù)和脈沖相干外差激光雷達(dá) Doppler Effect: Heterodyne CW and pulse coherent lidar（3）差分吸

5、收:雙波長(zhǎng)脈沖非相干激光雷達(dá) DIAL-Differential Absorption Lidar: two wavelengths pulse lidar光電子信息系統(tǒng)PPT課件9激光雷達(dá)的特點(diǎn)高空間分辨能力空間分辨能力空間分辨能力： 分辨一定距離處兩個(gè)相鄰物體的能力；包括橫向角分辨能力和縱向距離分辨能力。橫向角分辨能力橫向角分辨能力： 以可分辨的兩個(gè)物體的橫向間隔與距離之比-角度表示；縱向距離分辨能力縱向距離分辨能力： 在距離方向可分辨兩個(gè)物體的能力，以距離D表示；光電子信息系統(tǒng)PPT課件10激光雷達(dá)的特點(diǎn)高空間分辨能力受衍射效應(yīng)限制的角分辨極限：= /D， -工作波長(zhǎng)，D-發(fā)射天線(xiàn)直徑。

6、激光雷達(dá)：31012-31015Hz，：100m-100nm；微波雷達(dá)：max：21011Hz，min；1.5mm;縱向分辨力：D= c/2B，B-調(diào)頻帶寬，c-光速。激光雷達(dá)：Bmax=1014Hz，Dmin=10-6m，B=109Hz，D=0.15m；微波雷達(dá)：Bmax=51010Hz，Dmin=0.006m光電子信息系統(tǒng)PPT課件11數(shù)字舉例表例激光雷達(dá)微波雷達(dá)波長(zhǎng)1.06m5.2cm天線(xiàn)直徑D（m）0.022.0/100角分辨率/d弧度0.000050.026/0.0005210km處的橫向分辨力（m）0.5260/5.2200 km處的橫向分辨力（m）105200/104光電子信息系

7、統(tǒng)PPT課件12激光雷達(dá)的特點(diǎn)（1）高空間分辨率；（2）測(cè)速分辨能力高：1cm/s；（3）可以獲得目標(biāo)的多種圖像:目標(biāo)反射激光的輻射幾何分布圖像、距離選通圖像和速度圖像等。（4）抗干擾能力強(qiáng)，不受外界電磁場(chǎng)干擾；波束窄，干擾光波不容易進(jìn)入本信道；寬調(diào)諧，多光譜探測(cè)能力，對(duì)付隱形飛機(jī)；（5）可以用于水下探測(cè)和通信，已實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星和深海潛艇的通訊;（6）體積小、重量輕、造價(jià)低。光電子信息系統(tǒng)PPT課件13激光雷達(dá)的缺點(diǎn)（1）大氣傳輸性能差，易受氣象條件影響， 一般只能短程應(yīng)用（10-50km）；（2 2）波束窄，不容易實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)掃描搜索。光電子信息系統(tǒng)PPT課件142、 激光雷達(dá)的構(gòu)成和工作原理光電

8、子信息系統(tǒng)PPT課件15組成部分及其功能本振：穩(wěn)頻小功率激光器，穩(wěn)定度10-10以上，提供頻率標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)射：提供激光功率，E=L（零差），或E-L=const；調(diào)制器：調(diào)制頻率或強(qiáng)度，調(diào)制電源-本振-發(fā)射之間鎖相；發(fā)射/接收：壓縮發(fā)散角，包括二維掃描機(jī)械裝置，單站/雙站；光電探測(cè)：光電轉(zhuǎn)換、濾波、檢波；中頻放大：窄帶，帶寬為（d）max，頻響在2m附近；I/Q相敏檢波：I-In Phase：同相位，Q-Quadrature：90相移；解出距離、速度及與目標(biāo)亮度成正比的回波振幅；數(shù)據(jù)處理：給出距離D、方位角、仰角、速度v及目標(biāo)上不同點(diǎn)的回波強(qiáng)度-圖像。光電子信息系統(tǒng)PPT課件16多普勒測(cè)速原理多普

9、勒現(xiàn)象：由于觀(guān)測(cè)者和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀(guān)測(cè)者接收到的光波頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 其中：fS-靜止光頻，fS-相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下觀(guān)測(cè)的光頻；c-真空中的光速；vS-光源-探測(cè)器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，相向運(yùn)動(dòng)vS0，相背運(yùn)動(dòng)vS0)1(11cvfcvcvffSSSSSS光電子信息系統(tǒng)PPT課件17多普勒測(cè)速原理如果為相對(duì)速度方向與光傳播方向間的夾角，則， fd為多普勒頻移。)cos(),cos1 (cvfcvffffcvffSSSSSSdSSS光源和觀(guān)察者相對(duì)靜止，運(yùn)動(dòng)物體散射光的頻移，為雙重多普勒頻移。 )21 ()1 ()1 (2cvfcvfcvffSSsSSSS)cos(cos121cvffSS

10、不共線(xiàn)情況光電子信息系統(tǒng)PPT課件18多普勒測(cè)速原理導(dǎo)出：測(cè)出fd，即可計(jì)算出 vS，具體檢測(cè)方法有零差法和外差法：本振頻率 = 發(fā)射頻率 - 零差；本振頻率 - 發(fā)射頻率 = 固定頻差 - 外差；由相干探測(cè)的基本關(guān)系式可知，輸出電流正比于cos（2（fs-fs）t+），零差法：vs=0時(shí)，fs-fs=0，輸出電流為直流；vs0時(shí)，輸出為交流，多普勒信號(hào)載在零頻上，不能判別運(yùn)動(dòng)方向，有難以消除的直流噪聲；外差法：vs=0時(shí)，fs-fs0，有一固定頻移，多普勒信號(hào)載在一個(gè)固定頻差f上，可以判別物體運(yùn)動(dòng)方向，可以抑制噪聲，提高信噪比。222/ff/cf/c, vfvfdsSdSSSd光電子信息系統(tǒng)

11、PPT課件19脈沖測(cè)距原理 激光器對(duì)被測(cè)目標(biāo)發(fā)射一個(gè)光脈沖，然后接收目標(biāo)反射回來(lái)的光脈沖，通過(guò)測(cè)量光脈沖往返所經(jīng)過(guò)的時(shí)間來(lái)算出目標(biāo)的距離。-鐘頻脈沖間隔；一般采用f=15MHz，l=10m，f=30MHz，l=5m，f=150MHz，l=1m；l=c/2f-一個(gè)鐘頻脈沖表示的距離增量，測(cè)距精度：取決于激光脈沖上升沿的時(shí)間。lmmfcmcctD22121光電子信息系統(tǒng)PPT課件20脈沖測(cè)距基本框圖光電子信息系統(tǒng)PPT課件21脈沖測(cè)距各級(jí)波形光電子信息系統(tǒng)PPT課件22脈沖激光測(cè)距的發(fā)展 紅寶石激光紅寶石激光：歷史最早，可見(jiàn)光，單脈沖能量大，重復(fù)頻率低，效率低； NdNd：YAGYAG激光激光：最

12、成熟常用，可以高重復(fù)頻率使用，近百Hz； 人眼安全激光人眼安全激光：1.54m以上，發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)方案有鉺玻璃、拉曼頻移、OPO； COCO2 2激光激光：大氣層傳輸性能好； 半導(dǎo)體激光半導(dǎo)體激光：905nm，簡(jiǎn)單、價(jià)廉物美，適用于短距離使用。 微型全固態(tài)高重頻激光器：微型全固態(tài)高重頻激光器：MHz，聲光調(diào)Q。光電子信息系統(tǒng)PPT課件23相位測(cè)距原理 利用光波的調(diào)幅波測(cè)距，比脈沖測(cè)距精度高，但要求合作目標(biāo)，適于民用測(cè)量，其構(gòu)成為光電子信息系統(tǒng)PPT課件24相位測(cè)距原理 以調(diào)幅波作為“光尺”，光尺長(zhǎng)度：=c/f， f為調(diào)制頻率，不是光波頻率，為光尺長(zhǎng)度，不是光波長(zhǎng)，距離 其中N為整數(shù)，n為分?jǐn)?shù)。

13、由于相位檢測(cè)方法只能測(cè)出n，不能測(cè)出N，因此分為兩種情況。 單波長(zhǎng)應(yīng)用：N=0，如果相位計(jì)測(cè)相精度0.1, (2/3600=0.00028), 兩倍精度值，則有D=0.0005, for =2m, D=1mm; for =2km, D=1m; 在測(cè)相精度一定的條件下，為提高測(cè)距精度，必須縮短波長(zhǎng)。)(222,22nNDnND光電子信息系統(tǒng)PPT課件25相位測(cè)距原理 多波長(zhǎng)應(yīng)用：兩個(gè)以上波長(zhǎng)應(yīng)用，Dmax，選擇相近波長(zhǎng)1、2；使N相等，但n1n2， 有 解出 為使兩波長(zhǎng)N相同，1、2應(yīng)滿(mǎn)足 1 2 N1 /（N+1）， 2Dmax / N；或者：f1 f2 (1+1/N) f1, f1 Nc /

14、 2Dmax 相位測(cè)距一般使用LD做光源。2)(2)(2211nNnND122211)(nnN光電子信息系統(tǒng)PPT課件26線(xiàn)性調(diào)頻測(cè)距、測(cè)速原理n（FM-CW：調(diào)頻-連續(xù)波）對(duì)固定目標(biāo)f0-光頻中心頻率，df-調(diào)頻帶寬的半寬度，fm-掃頻頻率，1/fm-掃頻周期，c/4fm-1/4掃頻周期對(duì)應(yīng)的往返距離。光電子信息系統(tǒng)PPT課件27線(xiàn)性調(diào)頻測(cè)距、測(cè)速原理實(shí)際可測(cè)最大距離： dmax=c/8fm，單值范圍；當(dāng)dmaxc/8fm，出現(xiàn)多值。頻差： fb=8dfmf/c, 導(dǎo)出: d=cfb/8fmf，當(dāng)fb=f，d=dmax，如果f為全調(diào)頻帶寬， 則fb=4dfmf/c, d=cfb/4fmf。光

15、電子信息系統(tǒng)PPT課件28線(xiàn)性調(diào)頻測(cè)距測(cè)速對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)光電子信息系統(tǒng)PPT課件29目標(biāo)靠近雷達(dá)，如果frfd，則有 如果frfd，則有目標(biāo)遠(yuǎn)離雷達(dá)，如果frfd，則有 如果frfd，則有 fs-靜止光頻。)(21),(21bbdbbrffffff)(21),(21bbdbbrffffffsdmrfcfvffcfd,8)(21),(21bbdbbrffffff)(21),(21bbdbbrffffff線(xiàn)性調(diào)頻測(cè)距測(cè)速對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)光電子信息系統(tǒng)PPT課件30激光雷達(dá)作用距離方程 標(biāo)準(zhǔn)形式 式中，PR是接收激光功率（W）；PT是激光發(fā)射功率（W）; GT是發(fā)射天線(xiàn)增益;是目標(biāo)表面反射率；D是接收孔徑（m

16、）；R是激光雷達(dá)到目標(biāo)的距離（m）；T是單程大氣傳輸系數(shù)；Sys是激光雷達(dá)的光學(xué)系統(tǒng)的傳輸系數(shù)。sysTTRTDRRGPP2222444光電子信息系統(tǒng)PPT課件31兩個(gè)重要概念n發(fā)射天線(xiàn)增益： 整個(gè)空間立體角與激光束實(shí)際 發(fā)射立體角的比值。 衍射極限條件下： Ka激光輸出孔徑透射率n目標(biāo)散射截面： DKGaT244rA4光電子信息系統(tǒng)PPT課件32激光雷達(dá)作用距離方程n在衍射極限條件下，發(fā)射接收共口徑條件下sysaTRTRKDPP2422416光電子信息系統(tǒng)PPT課件33點(diǎn)目標(biāo)條件下的激光雷達(dá)作用距離方程n朗伯散射體，法線(xiàn)方向上sysaTrTKRArDPPrArArA2224444cos44光

17、電子信息系統(tǒng)PPT課件34擴(kuò)展目標(biāo)條件下的激光雷達(dá)作用距離方程sysTrTRrDPPrRRA2222222)4(41光電子信息系統(tǒng)PPT課件35線(xiàn)目標(biāo)條件下的激光雷達(dá)作用距離方程32344TRsysarR dP rdDPTR K光電子信息系統(tǒng)PPT課件36激光雷達(dá)成像原理n采用單元探測(cè)器。激光器發(fā)出一個(gè)脈寬很窄的脈沖(一般為ns量級(jí))，經(jīng)過(guò)測(cè)量光波的往返時(shí)間，確定目標(biāo)的距離，回波強(qiáng)度反映目標(biāo)的反射率特性。掃描器按照一定的掃描圖樣將光束指向目標(biāo)上的不同位置，得到目標(biāo)的角度角度強(qiáng)度圖像和角度角度距離圖像(AngleAngleRange，AAR)，又稱(chēng)三維圖像。要求激光重復(fù)頻率高、脈沖寬度窄，單脈沖

18、能量大。n采用面陣探測(cè)器。在成像分辨率要求很高的情況下，可采用這種技術(shù)。通過(guò)控制發(fā)射激光，使發(fā)射光能同時(shí)覆蓋整個(gè)目標(biāo)，然后用一個(gè)二維陣列探測(cè)器接收回波信號(hào)。這種方法一般需要對(duì)發(fā)射光進(jìn)行調(diào)制，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，才能測(cè)量到距離信息。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需要掃描器，缺點(diǎn)是要求激光器發(fā)射功率要足夠大。APD陣列光電子信息系統(tǒng)PPT課件37典型的激光雷達(dá)系統(tǒng)n制導(dǎo)激光雷達(dá)；n測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)；n靶場(chǎng)測(cè)量激光雷達(dá)；n障礙回避激光雷達(dá)；光電子信息系統(tǒng)PPT課件38激光制導(dǎo)n激光半主動(dòng)制導(dǎo) 激光指示器與接收器分離，接收器位于炮彈（航空炸彈）頭部。 60年代首先在越南戰(zhàn)場(chǎng)使用，靈巧炸彈。n激光駕束制導(dǎo) 激光照射器與

19、接收器分離，接收器位于導(dǎo)彈尾部。 近程應(yīng)用，通視距離使用，步兵反坦克導(dǎo)彈。n激光雷達(dá)制導(dǎo) 激光照射器與接收器均位于導(dǎo)彈上，打了不用管。 尚未有型號(hào)產(chǎn)品。 光電子信息系統(tǒng)PPT課件39三種激光制導(dǎo)方式的比較制導(dǎo)方式激光駕束制導(dǎo)激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)激光主動(dòng)尋的制導(dǎo)激光發(fā)射方式地面激光系統(tǒng)發(fā)射掃描編碼脈沖激光照射目標(biāo)彈外激光目標(biāo)指示器發(fā)射激光束照射目標(biāo)彈上激光器直接發(fā)射調(diào)制激光照射目標(biāo)激光接收方式彈尾部的激光探測(cè)器接收地面發(fā)射的激光信號(hào)彈頭部的尋的導(dǎo)引頭接收目標(biāo)反射的激光信號(hào)彈頭部的尋的導(dǎo)引頭接收目標(biāo)反射的激光信號(hào)激光器半導(dǎo)體激光器氣體或固體激光器固體或半導(dǎo)體激光器干擾影響不易受干擾易受干擾易受干擾

20、瞄準(zhǔn)方式直接瞄準(zhǔn)間接瞄準(zhǔn)直接瞄準(zhǔn)制導(dǎo)規(guī)律三點(diǎn)式追蹤導(dǎo)引法準(zhǔn)比例導(dǎo)引法比例導(dǎo)引法適用對(duì)象地空導(dǎo)彈、反坦克導(dǎo)彈地空、空地、反坦克導(dǎo)彈及各種航空武器地空、空地、空空、反坦克導(dǎo)彈及各種航空武器設(shè)備要求地面和彈上設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作目標(biāo)指示器和彈上設(shè)備體積大，重量重，較復(fù)雜彈上導(dǎo)引頭結(jié)構(gòu)緊湊，體積和重量適中射后狀態(tài)不能實(shí)現(xiàn)“發(fā)射后不管” 不能實(shí)現(xiàn)“發(fā)射后不管”能實(shí)現(xiàn)“發(fā)射后不管”光電子信息系統(tǒng)PPT課件40制導(dǎo)激光雷達(dá)名稱(chēng)IRAR固體成像雷達(dá)半導(dǎo)體成像雷達(dá)OASYS非掃描雷達(dá)非掃描雷達(dá)非掃描雷達(dá)單位麻省理工學(xué)院美Hercules美SPARTA公司美Northrop公司美國(guó)SNL美國(guó)ARL美國(guó)Raytheo

21、n激光器CO2LDNd:YLFGaAsGaAs倍頻Nd:YAGGaAs波長(zhǎng)10.6um1.32um0.85um0.85um532nm813nm1.55um波形相干脈沖脈沖脈沖脈沖準(zhǔn)連續(xù)線(xiàn)性FM/cw單脈沖功率10W（平均）1500W（峰值）20W（峰值）8微焦250毫焦2W重頻100kHz2kHz100kHz64kHz10Hz發(fā)散角0.25mrad1.60.23mrad泛光照射泛光照射泛光照射接收13cm4.8cm10cm15cm50cm20cm探測(cè)方式12元HgCdTe外差I(lǐng)nGaAs,APD直接Si APD直接Si APD直接ICCD混頻ICCD混頻HgCdTe APD陣列直接成像方式三維

22、成像強(qiáng)度強(qiáng)度強(qiáng)度強(qiáng)度、距離三維成像三維成像距離3千米2千米1千米400米（電線(xiàn)）1千米1千米710千米分辨率1米0.25米0.1米15厘米0.375米用途目標(biāo)識(shí)別目標(biāo)探測(cè)識(shí)別防撞、目標(biāo)識(shí)別直升機(jī)防撞武器制導(dǎo)智能武器、偵察空地導(dǎo)彈研制情況1980年樣機(jī)1992年樣機(jī)1992年原理樣機(jī)1994年驗(yàn)證1996年樣機(jī)1999年樣機(jī)2001年開(kāi)始光電子信息系統(tǒng)PPT課件41掃描式成像激光雷達(dá) 電光公司(SEO) 研制了一個(gè)機(jī)載武器制導(dǎo)二極管成像激光雷達(dá)系統(tǒng), 該系統(tǒng)采用脈沖能量8J ,重復(fù)頻率64kHz 的GaAlAs 激光器,在2km 低能見(jiàn)度條件下,對(duì)2.5cm 直徑的電力線(xiàn)成像距離大于400m ,

23、圖像更新時(shí)間0.75s ,掃描方式為圓周頻移掃描,視場(chǎng)為2550。此系統(tǒng)已于1993 年進(jìn)行了裝機(jī)試飛。光電子信息系統(tǒng)PPT課件42非掃描成像激光雷達(dá) 美國(guó)空軍懷特實(shí)驗(yàn)室，調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距原理,通過(guò)線(xiàn)性頻率調(diào)制的射頻副載波對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行幅度調(diào)制,副載波頻率調(diào)制范圍幾十兆赫茲幾百兆赫茲,采用256 256 像素的CCD探測(cè),解調(diào)采用離散傅立葉變換,同時(shí)提取距離和幅度。即可消除距離模糊,又避免對(duì)光頻進(jìn)行線(xiàn)性頻率調(diào)制。距離5 km ,空間分辨率256256 像素/ 幀,距離分辨率0.3 m。光電子信息系統(tǒng)PPT課件43非掃描成像激光雷達(dá) 美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室低成本半導(dǎo)體激光主動(dòng)成像雷達(dá)導(dǎo)引頭

24、，采用20w的GaAlAs半導(dǎo)體激光器并進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，通過(guò)負(fù)透鏡擴(kuò)束對(duì)整個(gè)目標(biāo)泛光照射，反射激光信號(hào)相對(duì)發(fā)射激光信號(hào)存在相位延遲，相位延遲與距離成比例。通過(guò)反射信號(hào)與MCP的增益進(jìn)行混頻可以得到每個(gè)象素的強(qiáng)度和距離信息。成像幀頻大于30Hz、作用距離超過(guò)1km。光電子信息系統(tǒng)PPT課件44測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)n地基測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)：機(jī)場(chǎng)渦旋探測(cè)、低空切變風(fēng)探測(cè)、戰(zhàn)場(chǎng)局部風(fēng)向探測(cè)；n機(jī)載測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)：晴空湍流、切變風(fēng)、空投、投彈、火場(chǎng)探測(cè)；n星載測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)：全球風(fēng)場(chǎng)探測(cè)優(yōu)化航路、中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)、厄爾尼諾。光電子信息系統(tǒng)PPT課件45光電子信息系統(tǒng)PPT課件46光電子信息系統(tǒng)PPT課件47Wake Vort

25、ices Measurement at San Francisco International Airport光電子信息系統(tǒng)PPT課件48LD泵浦Tm:Ho:YAG激光相干雷達(dá)系統(tǒng)光電子信息系統(tǒng)PPT課件49n1994, LITE-Lidar In-Space Technology Experiment was successfully conducted aboard the space shuttle DiscoverynTwo identical flashlamp-pumped, Q-switched Nd:YAG lasers, 1.06 um/ 30 ns/ 1.0 J / 10H

26、z. 0.46 J / 532 nm; 0.20 J/ 355 nm. nMACAWS：M Multi-center A Airborne C Coherent A Atmospheric W Wind S Sensor NASA DC-8 aircraftnWindvan：frequency-stable, pulsed, TEA CO2 laser， 0.6-1.0 J/pulse，9-11 microns，1-30 Hz，HgCdTe nNASA Global Hydrology and Climate Center,JPL，MSFC,NOAA Environmental Technol

27、ogy Laboratory (ETL)光電子信息系統(tǒng)PPT課件50航天飛機(jī)載測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)nSPACE Readiness Coherent Lidar ExperimentNASA Marshall Space Flight Center Pulsed, Eyesafe, Coherent Detection Doppler Wind Lidar 100 mJ, 6 Hz., 0.25 ms, 30 degree from nadir; 300 km, 51 degrees or greater orbit MSFC/LaRC/JPL/GSFC/UAH/CTI/SWA Collaborati

28、on光電子信息系統(tǒng)PPT課件51光電子信息系統(tǒng)PPT課件52Firepond 單脈沖CO2相干激光多普勒雷達(dá) 1975年美國(guó)MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的路基“火池”（Firepond）單脈沖CO2相干激光多普勒雷達(dá)，發(fā)射峰值功率為15kW,平均功率為1.5kW，重復(fù)頻率為10kHZ,激光中心頻率為31013Hz,探測(cè)器為Ge摻Cu。對(duì)1100km遠(yuǎn)處的GED-III衛(wèi)星進(jìn)行了初始段的跟蹤，得到了1urad的跟蹤精度，跟蹤系統(tǒng)帶寬1Hz，上世紀(jì)90年代做了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)距離多普勒成像。 光電子信息系統(tǒng)PPT課件53Firepond“火池”遠(yuǎn)程CO2成像激光雷達(dá)原理圖光電子信息系統(tǒng)PPT課件54NASA - C

29、anadian Space Agency Ti:sapphire and Nd:YLF; 480 mJ, efficiency 2%.光電子信息系統(tǒng)PPT課件55Ti:sapphire laser, Nd:YAG pump, 815nm ,5 Hz on/off = 0.07nm,LD injection seeding， 光電子信息系統(tǒng)PPT課件56n電子27所研制n飛行安全保障能力90%；n晝夜不良天氣工作能力；n障礙物可視提示；n毋須專(zhuān)配操作員；n激光束對(duì)人眼安全；n告警距離400m；分辨15m；nDPL-OPO光電子信息系統(tǒng)PPT課件57Title: Multidiscriminant

30、/Multifunctional Electro-Optical SensorsTotal Project Cost: $1,001,859; Non-Federal Contribution: $501,859;Date of Award: 9/24/1998; Expected Completion Date: 3/30/2001Non-Federal Participants: Coherent Technologies, Lafayette, COProject Description: This project will fabricate test, and demonstrate

31、 an eyesafe, multi-function coherent laser radar (ladar). The transceiver will support long pulse operations for wind field estimation, short pulse operation for hard target precision range and Doppler, and short doublet-pulse (poly-pulse) operation for hard-target vibration measurements. 光電子信息系統(tǒng)PPT課件58nExpected Military Application(s): This is a multi-function technology with broad m