激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用廣泛，呈百花齊放態(tài)勢(shì)

發(fā)布日期：2019-08-16 00:00 瀏覽量：9807

近幾年來(lái)，隨著激光雷達(dá)技術(shù)的成熟和導(dǎo)航領(lǐng)域的發(fā)展，在激光器小型化的趨勢(shì)下，越來(lái)越多的關(guān)注焦點(diǎn)被放在機(jī)載或車載化激光儀器上。

業(yè)內(nèi)人都知道就激光雷達(dá)的應(yīng)用分類而言，從波段上的紫外、可見光到紅外雷達(dá)，從平臺(tái)上的便攜式、基地式、車載、機(jī)載、船載雷達(dá)，從功能上的測(cè)距、測(cè)速、測(cè)角、成像雷達(dá)，等等。

激光雷達(dá)技術(shù)在應(yīng)用中取得了很好的實(shí)際使用效果，表現(xiàn)在應(yīng)用特性上即有分辨率高（角、距離和速度分辨率）、測(cè)速范圍廣、受干擾性小等多方面的優(yōu)良性質(zhì)。飛燕遙感近一年的激光雷達(dá)航攝面積已超10萬(wàn)平方公里。

目前，整個(gè)激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用上可謂呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢(shì)。

一、機(jī)載激光雷達(dá)的實(shí)際應(yīng)用

激光雷達(dá)應(yīng)用廣泛，對(duì)此我們主要談三個(gè)方面的應(yīng)用。

（1）目標(biāo)定位

機(jī)載激光雷達(dá)在導(dǎo)航中針對(duì)特定目標(biāo)的定位研究最開始主要開始于軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，可以對(duì)于接收信息的識(shí)別成像，在軍事偵察方面，采集環(huán)境中的三維信息，如方位、俯仰角、距離、速度等，對(duì)特別目標(biāo)進(jìn)行追蹤、定位。在障礙回避方面，主要用于直升機(jī)的障礙回避，意大利的馬可尼研制的 Loam 障礙回避系統(tǒng)采用全新的人眼安全技術(shù)，提供給飛行員視覺和聽覺的報(bào)警，顯示障礙物的細(xì)節(jié)特征。

（2）環(huán)境監(jiān)測(cè)

環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是對(duì)飛機(jī)周圍的大氣溶膠環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，測(cè)定氣體成分、氣體密度。這些參數(shù)一方面能夠用來(lái)輔助飛行，另外可以對(duì)飛機(jī)的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，利用飛機(jī)的三維移動(dòng)特性，在廣大的范圍內(nèi)靈活定標(biāo)，定向的處理一般手段難以解決的問題。

（3）地形探測(cè)

地形探測(cè)是一片綜合性比較強(qiáng)的應(yīng)用領(lǐng)域，機(jī)載激光雷達(dá)在地形探測(cè)上有很好的適應(yīng)性和性能優(yōu)勢(shì)。在陸地地形探測(cè)上，航帶拼接技術(shù)的發(fā)展，使得地形的拼接和重現(xiàn)工作得到更高的精度，滿足接邊地物的連貫性，使得地形地貌能夠更好的被模擬重現(xiàn)。

海洋探測(cè)上，機(jī)載海洋激光雷達(dá)可以廣泛用于海水水文勘測(cè)（包括淺海水深、海底地貌測(cè)繪、海水光學(xué)參數(shù)的遙測(cè)等）、水下潛艇探測(cè)、水雷探測(cè)、魚群探測(cè)、海洋環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域，在淺水探測(cè)上，已經(jīng)顯示出了比聲吶更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

二、機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)性質(zhì)

（1）現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)的方法

現(xiàn)代導(dǎo)航任務(wù)包羅了從引導(dǎo)航行的基本需求到自動(dòng)駕駛、引進(jìn)著陸的載體自動(dòng)化需要以及勘探、測(cè)量、調(diào)查、搜索等進(jìn)階性的功能任務(wù)模式。現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)與現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)有著密不可分的關(guān)系，在天文導(dǎo)航方面，衛(wèi)星是導(dǎo)航技術(shù)的主力軍，特別是在太空介質(zhì)趨于零的環(huán)境中，短波、微波和紅外波段的光束在使用上尤為重要。

在慣性導(dǎo)航中，近年來(lái)國(guó)內(nèi)激光陀螺儀的技術(shù)日益成熟，特別在高精度、高分辨率的方面取得很大進(jìn)步，如今無(wú)論在實(shí)際應(yīng)用上還是新理論的研究當(dāng)中都在推進(jìn)慣性導(dǎo)航技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展。多普勒導(dǎo)航技術(shù)的理論基礎(chǔ)源于多普勒效應(yīng)，激光技術(shù)本身具有良好的相干性，故而在多普勒雷達(dá)技術(shù)上自身就具有不可替代的地位。

（2）機(jī)載系統(tǒng)的性質(zhì)

機(jī)載系統(tǒng)是指在飛機(jī)在飛行過程中荷載使用的系統(tǒng)，對(duì)于飛機(jī)的環(huán)境，對(duì)于機(jī)載系統(tǒng)的性質(zhì)有以下要求：

1）小型化：飛機(jī)由于機(jī)體機(jī)艙環(huán)境容量有限，對(duì)于機(jī)載系統(tǒng)的體積必須嚴(yán)格控制，不能妨礙飛機(jī)正常飛行。

2）輕型化：機(jī)體的載重量有限，每一分重量也必須嚴(yán)格把控，早期的激光設(shè)備就是由于相關(guān)模塊特別是泵浦源方面質(zhì)量難以下調(diào)，在化學(xué)泵浦技術(shù)出現(xiàn)以前都很少被采用到機(jī)載上。

3）穩(wěn)定性高：機(jī)載系統(tǒng)都需要在復(fù)雜的環(huán)境中作業(yè)，因此，穩(wěn)定性高這一點(diǎn)尤為重要。在導(dǎo)航方面，機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)就對(duì)飛機(jī)至關(guān)重要，對(duì)其容錯(cuò)率限定必須極低。

4）散熱性強(qiáng)：飛機(jī)的環(huán)境并不能提供很好的外界散熱條件，對(duì)于機(jī)載的設(shè)備，散熱模塊都必須做出特別的設(shè)計(jì)與改善。

機(jī)載激光雷達(dá)導(dǎo)航系統(tǒng)是光學(xué)主動(dòng)偵察的一種探測(cè)技術(shù)，它具有涵蓋面廣、可行性高、應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，在飛機(jī)導(dǎo)航領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。同時(shí)，隨著其他領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)依舊有很大前景可以發(fā)掘，能繼續(xù)帶動(dòng)行業(yè)向前發(fā)展。

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