Physics 版 (精华区)

发信人: yanyanyan (风), 信区: Physics
标  题: 激光雷达进入实用阶段
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年04月03日14:19:47 星期二), 站内信件


激光雷达进入实用阶段
　
　　激光雷达的工作方式与普通雷达类似，但由于其工作在光波
波段，不仅能探测和跟踪目标，获得目标的方位、速度等信息，
而且能获得普通雷达不能得到的其它类信息。激光雷达军事应用
的巨大潜力使其成为各国关注的对象。美国已将其列入限制扩散
的军事技术。

　　现在，激光雷达技术正在走出实验室，步入实用阶段。

导弹制导
　　激光雷达系统可以提供以距离和强度为基础的高分辨率影
像，使空-地武器具有自主精确制导能力。美国通用动力公司的
AGM-129A先进巡航导弹是使用激光雷达制导的唯一在役导弹。
这种隐形巡航导弹飞行的大部分时间依靠惯性制导，但末段使用
激光雷达制导。洛克希德．马丁．沃尔特公司的低成本自主攻击
系统是攻击地面目标的小型有翼制导子弹药。这种子弹药可由
AGM-130导弹、AGM-154导弹、多管火箭炮系统火箭弹、陆军战
术导弹系统和SUU-64战术弹药撒布器投放，采用以惯性/GPS装
置和激光雷达寻的器为基础的制导系统，攻击坦克装甲车辆、地-
空导弹阵地、机动导弹发射架等。激光雷达寻的器能形成目标的
三维影像，确保准确地识别目标。

　　美国陆军的高质量反器材子弹药技术演示计划，正研制对轻
型装甲进行经济、有效攻击所需的制导系统。主要目标是演示能
用于子弹药的小型激光雷达寻的器技术。目前的激光雷达寻的器
直径约200毫米，而新型子弹药的直径将约为75毫米。为了制造
这样小尺寸的实用寻的器，正在考虑几种无常平架扫描器技术，
包括声光扫描器、相控阵扫描器或转楔扫描器，并考虑在适当的
地方使用衍射和全息光学系统，代替普通光学系统，以及发展新
的将探测器与脉冲捕获电子系统集成的方法。美国空军提出的250
磅灵巧小炸弹，打算利用激光雷达以外科手术般的精度投放50磅
高爆炸药，使其毁伤效能类似目前的2000磅侵彻炸弹，并减少附
带破坏。

　　美国陆军按照国防部的"武器自动目标识别"科技目标，正
在试验将图形识别算法用于激光雷达。该技术将允许发展以有限
搜索、发射前锁定和发射后锁定模式工作的武器。这种武器能在
发射后捕获目标，锁定丢失后能自动再捕获目标，识别友军，并
为弹头选择最佳瞄准点。

战场侦察
　　激光雷达有可能成为重要的侦察工具。美国雷锡恩公司正在
试验的ILR100成像激光雷达是GaAs激光行扫描传感器，可以安
装在高性能飞机和无人机上，在感兴趣地区的上空以120～460米
的高度飞行。实时影像可发送至飞机上的阴极射线管显示器，或
通过数据链路发送至地面站。美国海军的"辐射亡命徒"先进技
术演示计划，演示利用主动三维成像激光雷达和被动红外成像，
远距离非合作识别空中和地面目标。该激光雷达装在吊舱中，使
用输出功率100瓦、光束发散度100毫拉德（mrad）的CO2激光
器和3.8～4.5微米256（256焦平面凝视）阵列。发射机和接收机
共用一个孔径、分辨率4毫拉德的灵活光束控制反射镜。

障碍回避
　　一些公司和公司联合研制集团正在研制供直升机回避障碍使
用的激光雷达。美国诺斯罗普．格鲁曼公司与陆军通信电子司令
部夜视和电子传感器局联合研制直升机超低空飞行的障碍回避系
统。它使用固体激光二极管发射机和旋转全息扫描器检测直升机
前很宽的范围，在平视显示器或头盔显示器上显示障碍信息。该
系统已在两种直升机上进行了试验。

　　德国戴姆勒-奔驰宇航公司研制的Hellas障碍探测激光雷达是
一种固体1.54微米成像激光雷达，视场为32o(32o，能探测300～
500米距离内直径1厘米以上的电线，将用于新型EC-135和EC-155
直升机。英国马可尼公司自行研制的Loam障碍回避系统，使用人
眼安全激光技术，探测电线、树木、桅杆等障碍，向飞行员发出
视觉和声音报警信号，并显示障碍的形状、位置、方位和距离。
法国达索电子公司和英国马可尼公司联合研制了吊舱载Clara激光
雷达。该激光雷达以CO2激光器为基础，能探测标杆和电缆之类
障碍，并具有地形跟踪、目标测距和指示、活动目标指示功能，
可用于飞机和直升机。

　　由法国达索电子公司、英国GEC-马可尼航空电子公司、德国
蔡司电光公司等联合研制的Eloise CO2激光雷达是另一种直升机
载障碍报警系统，可提前10秒提供5厘米电缆的报警，直升机能
在恶劣气候条件下作战。

水雷探测
　　激光雷达具有足够的空间分辨率分辨目标的尺寸和形状，因
而是探测水下目标并进行分类的有效工具。1988年美国卡曼宇航
公司研制了"魔灯"水雷探测激光雷达。该激光雷达使用激光能
量探测水中目标，并实施自动目标探测、分类和定位。样机试验
表明，该系统可以迅速探测锚雷并定位。海湾战争期间使用过的
初样机便成功地发现了水雷和水雷锚链。1996年美国海军已开始
将"魔灯"系统装在SH-2G"超海妖"直升机上使用。

　　ATD-111是美国海军的另一种水雷搜索激光雷达，由桑德斯
公司研制，能安装在 SH-60海鹰直升机吊舱内。

化学战剂探测
　　激光雷达可用于遥测化学战剂。每种化学战剂仅吸收某些激
光波长的光，对其它波长是透明的。这种吸收－透射图是每一种
化学战剂特有的。被化学战剂污染的表面能以类似的方式按特有
的途径反射不同的激光波长，因此，根据这种原理，可探测和识
别化学战剂。

　　90年代初，美国休斯飞机公司研制了使用频率捷变激光发射
机、能探测和识别战场化学战剂的激光传感器样机，在达格韦靶
场使用模拟化学战剂进行了成功的试验。1988年9月法国和美国
开始合作研制Mirela化学战剂激光探测系统，6年后研制出的过渡
性系统在法国进行了实验，为该系统的研制提供了所需的实验数
据。德国一公司研制的VTB-1型遥测化学战剂传感器，使用两台
可在9～11微米间大约40个频率上调节的连续波CO2激光器，利
用微分吸收光谱学原理遥测化学战剂。

大气监测
　　激光雷达通过测量大气中存在的少量颗粒的后向散射，能检
测风速、紊流等。英国国防鉴定与研究局（DARA）的研究人员研
制的激光雷达，能测量在飞机后微爆风切变和尾流速度，可用于
机场，提高安全性，增加飞机的通过量。在高空投掷炸弹和其它
兵器时，可能受到风的干扰。为此，美国空军材料司令部正在进
行的弹道风计划，打算使用机载激光雷达实时测量飞机和地面间
风速，以便从3000米以上的高空精确地投掷。1995年已开始使用
C-141飞机进行飞行试验。

空间监视
　　美国空军在毛伊岛空间监视站利用激光雷达的精密跟踪和高
分辨率成像能力，核查轨道上的卫星。该高性能CO2激光雷达监
视传感器系统是分4个阶段研制的高功率、宽带、相干激光雷达。
其最终目标是实施高精度位置和速度跟踪，测量非美国的航天器
的尺寸、形状和取向。
　　



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