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    激光雷达与微波雷达比较和激光雷达技术

    发布时间:2021-10-25

    激光雷达的波长比微波短好几个数量级,又有更窄的波束。因此,于微波雷达相比,激光雷达具有如下优点:
    1、角分辨率高,速度分辨率高和距离分辨率高。采用距离-多普勒成像技术可以得到运动目标的高分辨率的清晰图象。
    2、抗干扰能力强,隐蔽性好;激光不受无线电波干扰,能穿越等离子鞘,低仰角工作时,对地面多路径效率不敏感。激光束很窄,只有在被照射的那一点,那瞬间,才能被接收,所以激光雷达发射的激光被截获的概率很低。
    3、激光雷达的波长短,可以在分子量级上对目标探测。这是微波雷达无能为力的。
    4、在功能相同的情况下,比微波雷达体积小,重量轻。
    当然,激光雷达也有如下缺点:
    1、激光受大气及气象影响大。大气衰减和恶劣天气使作用距离降低。此外,大气湍流会降低激光雷达的测量精度。
    2、激光束窄,难以搜索目标和捕获目标。一般先有其他设备实施大空域、快速粗捕目标,然后交由激光雷达对目标进行精密跟踪测量。
    激光雷达关键技术分析
    空间扫描技术
    激光雷达的空间扫描方法可分为非扫描体制和扫描体制,其中扫描体制可以选择机械扫描、电学扫描和二元光学扫描等方式。非扫描成像体制采用多元探测器,作用距离较远,探测体制上同扫描成像的单元探测有所不同,能够减小设备的体积、重量,但在我国多元传感器,尤其是面阵探测器很难获得,因此国内激光雷达多采用扫描工作体制。
    激光发射机技术
    目前,激光雷达发射机光源的选择土要有半导体激光器、半导体泵浦的固体激光器和气体激光器等。
    半导体激光器是以直接带隙半导体材料构成的Pn结或Pin结为工作物质的一种小型化激光器。半导体激光器工作物质有几十种,目前已制成激光器的半导体材料有砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)、锑化钢(InSb)、硫化镉(Cds)、碲化镉(cdTe)、硒化铅(PbSe)、碲化铅(PbTe)等。半导体激光器的激励方式主要有电注入式、光泵式和高能电子束激励式。绝大多数半导体激光器的激励方式是电注入,即给Pn结加正向电压,以使在结平面区域产生受激发射,也就是说是个正向偏置的二极管,因此半导体激光器又称为半导体激光器_极管。自世界上第一只半导体激光器在1962年问世以来,经过几十年来的研究,半导体激光器得到了惊人的发展,它的波长从红外到蓝绿光,覆盖范围逐渐扩大,各项性能参数不断提高,输出功率由几毫瓦提高到千瓦级(阵列器件)。在某些重要的应用领域,过去常用的其他激光器已逐渐为半导体激光器所取代。
    高灵敏度接收机设计技术
    激光雷达的接收单元由接收光学系统、光电探测器和回波检测处理电路等组成,其功能是完成信号能量汇聚、滤波、光电转变、放大和检测等功能。对激光雷达接收单元设计的基本要求是:高接收灵敏度、高回波探测概率和低的虚警率。在工程应用中,为提高激光测距机的性能而采用提高接收机灵敏度的技术途径,要比采用提高发射机输出功率的技术途径更为合理、有效。提高激光回波接收灵敏度的方法主要是接收机选用适当的探测方式和光电探测器。
    探测器足激光接收机的核心部件,也是决定接收机性能的关键因素,因此,探测器的选择和合理使用是激光接收机设计中的重要环节。目前,用于激光探测的探测器可分为基于外光电效应的光电倍增管和基于内光电效应的光电二极管及雪崩光电二极管等,由于雪崩光电二极管具有高的内部增益、体积小、可靠性好等优点,往往是工程应用中的首选探测器件。
    终端信息处理技术
    激光雷达终端信息处理系统的任务是既要完成对各传动机构、激光器、扫描机构及各信号处理电路的同步协调与控制,又要对接收机送出的信号进行处理,获取目标的距离信息,对于成像激光雷达来说还要完成系统三维图像数据的录取、产生、处理、重构等任务。



    微波雷达


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