(一)科技名詞定義
中文名稱:激光雷達 英文名稱:lidar;laser radar 定義1:發射出激光束,並接收大氣分子或其中懸浮物質散射回波信號的一種大氣探測設備。 所屬學科: 大氣科學(一級學科) ;大氣探測(二級學科) 定義2:工作於從紅外至紫外光譜用激光器做輻射源的光雷達。 所屬學科: 航空科技(一級學科) ;航空電子與機載計算機係統(二級學科)
(二) 軍事用途
激光掃描方法不僅是軍內獲取三維地理信息的主要途徑,而且通過該途徑獲取的數據成果也被廣泛應用於資源勘探、城市規劃、農業開發、水利工程、土地利用、環境監測、交通通訊、防震減災及國家重點建設項目等方麵,為國民經濟、社會發展和科學研究提供了極為重要的原始資料,並取得了顯著的經濟效益,展示出良好的應用前景。低機載LIDAR地麵三維數據獲取方法與傳統的測量方法相比,具有生產數據外業成本低及後處理成本的優點。目前,廣大用戶急需低成本、高密集、快速度、高精度的數字高程數據或數字表麵數據,機載LIDAR技術正好滿足這個需求,因而它成為各種測量應用中深受歡迎的一個高新技術。 快速獲取高精度的數字高程數據或數字表麵數據是機載LIDAR技術在許多領域的廣泛應用的前提,因此,開展機載LIDAR數據精度的研究具有非常重要的理論價值和現實意義。在這一背景下,國內外學者對提高機載LIDAR數據精度做了大量研究。 由於飛行作業是激光雷達航測成圖的第一道工序,它為後續內業數據處理提供直接起算數據。按照測量誤差原理和製定“規範”的基本原則,都要求前一工序的成果所包含的誤差,對後一工序的影響應為最小。因此,通過研究機載激光雷達作業流程,優化設計作業方案來提高數據質量,是非常有意義的。
(三)激光雷達優缺點
激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達係統。從工作原理上講,與微波雷達沒有根本的區別:向目標發射探測信號(激光束),然後將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發射信號進行比較,作適當處理後,就可獲得目標的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數,從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別。
1.激光雷達的特點
與普通微波雷達相比,激光雷達由於使用的是激光束,工作頻率較微波高了許多,因此帶來了很多特點,主要有:
(1)分辨率高
激光雷達可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率。通常角分辨率不低於0.1mard也就是說可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個目標(這是微波雷達無論如何也辦不到的),並可同時跟蹤多個目標;距離分辨率可達0.lm;速度分辨率能達到10m/s以內。距離和速度分辨率高,意味著可以利用距離——多譜勒成像技術來獲得目標的清晰圖像。分辨率高,是激光雷達的最顯著的優點,其多數應用都是基於此。
(2)隱蔽性好、抗有源幹擾能力強
激光直線傳播、方向性好、光束非常窄,隻有在其傳播路徑上才能接收到,因此敵方截獲非常困難,且激光雷達的發射係統(發射望遠鏡)口徑很小,可接收區域窄,有意發射的激光幹擾信號進入接收機的概率極低;另外,與微波雷達易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同,自然界中能對激光雷達起幹擾作用的信號源不多,因此激光雷達抗有源幹擾的能力很強,適於工作在日益複雜和激烈的信息戰環境中。
(3)低空探測性能好
微波雷達由於存在各種地物回波的影響,低空存在有一定區域的盲區(無法探測的區域)。而對於激光雷達來說,隻有被照射的目標才會產生反射,完全不存在地物回波的影響,因此可以零高度工作,低空探測性能較微波雷達強了許多。
(4)體積小、質量輕
通常普通微波雷達的體積龐大,整套係統質量數以噸記,光天線口徑就達幾米甚至幾十米。而激光雷達就要輕便、靈巧得多,發射望遠鏡的口徑一般隻有厘米級,整套係統的質量最小的隻有幾十公斤,架設、拆收都很簡便。而且激光雷達的結構相對簡單,維修方便,操縱容易,價格也較低。
2.激光雷達的缺點
首先,工作時受天氣和大氣影響大。激光一般在晴朗的天氣裏衰減較小,傳播距離較遠。而在大雨、濃煙、濃霧等壞天氣裏,衰減急劇加大,傳播距離大受影響。如工作波長為10.6μm的co2激光,是所有激光中大氣傳輸性能較好的,在壞天氣的衰減是晴天的6倍。地麵或低空使用的co2激光雷達的作用距離,晴天為10—20km,而壞天氣則降至1 km以內。而且,大氣環流還會使激光光束發生畸變、抖動,直接影響激光雷達的測量精度。
其次,由於激光雷達的波束極窄,在空間搜索目標非常困難,直接影響對非合作目標的截獲概率和探測效率,隻能在較小的範圍內搜索、捕獲目標,因而激光雷達較少單獨直接應用於戰場進行目標探測和搜索。
(四)圖片