激光雷達應用領域

 激光雷達具備獨特的優點，如極高的距離分辨率和角分辨率、速度分辨率高、測速范圍廣、能獲得目標的多種圖像、抗干擾能力強、比微波雷達的體積和重量小等。這使得激光雷達能精確測量目標位置（距離和角度）、運動狀態（速度、振動和姿態）和形狀，探測、識別、分辨和跟蹤目標。

自1961年科學家提出激光雷達的設想，歷經 40余年，激光雷達技術從最簡單的激光測距技術開始，逐步發展了激光跟蹤、激光測速、激光掃描成像、激光多普勒成像等技術，進而研發出不同用途的激光雷達，如精密跟蹤激光雷達、偵測激光雷達、偵毒激光雷達、靶場測量激光雷達、火控激光雷達、導彈制導激光雷達、氣象激光雷達、水下激光雷達、導航激光雷達等。激光雷達已成為一類具有多種功能的系統。目前，激光雷達在低空飛行直升機障礙物規避、化學和生物戰劑探測和水下目標探測等軍事領域方面已進入實用階段，其它軍事應用研究亦日趨成熟。它在工業和自然科學領域的作用也日益顯現出來。

微波雷達接收的信號大多數情況下為目標物的反射信號，而激光雷達可以接收反射信號，也可以接收彈性散射信號，如瑞利散射( Ｒayleigh scattering) 、米散射( Mie scattering) 信號、共振散射信號( resonancescattering) 、熒光信號( fluorescence) 及拉曼散射信號( Ｒaman scattering) 。

激光雷達三維成像

激光雷達系統主要由激光發射部分（脈沖激光器）、光子接收部分（望遠鏡）、光子檢測采集部分（后續光路系統和信號檢測采集系統）三個基本部分組成。激光器向空中發射激光脈沖，該激光脈沖在向上傳播的過程中不斷與大氣中原子分子發生相互作用，一旦該脈沖進入望遠鏡的視場，則相互作用產生的回波將被望遠鏡接收，該信號經過檢測和處理后即可得到激光雷達回波信號。

1軍事領域應用

1偵察用成像激光雷達

激光雷達分辨率高，可以采集三維數據，如方位角-俯仰角-距離、距離-速度-強度，并將數據以圖像的形式顯示，獲得輻射幾何分布圖像、距離選通圖像、速度圖像等，有潛力成為重要的偵察手段。

美國雷錫昂公司研制的ILR100激光雷達，安裝在高性能飛機和無人機上，在待偵察地區的上空以120～460m的高度飛行，用GaAs激光進行行掃描。獲得的影像可實時顯示在飛機上的陰極射線管顯示器上，或通過數據鏈路發送至地面站。1992年，美國海軍執行了“輻射亡命徒”先期技術演示計劃，演示用激光雷達遠距離非合作識別空中和地面目標。該演示計劃使用的CO2激光雷達在P-3C試驗機上進行了飛行試驗，可以利用目標表面的變化、距離剖面、高分辨率紅外成像和三維激光雷達成像，識別目標。同時，針對美國海軍陸戰隊的戰備需求，桑迪亞國家實驗室和Burns公司分別提出了手持激光雷達的設計方案。這種設備能由一名海軍陸戰隊隊員攜帶，重量在2.3～3.2kg之間，可以安裝在三腳架上；系統能自聚焦，能在低光照條件下工作；采集的影像足夠清晰，能分辨遠距離的車輛和近距離的人員。

2直升機障礙物規避激光雷達

直升機在進行低空巡邏飛行時，極易與地面小山或建筑物相撞。美國研制的直升機超低空飛行障礙規避系統，使用固體激光二極管發射機和旋轉全息掃描器可檢測直升機前很寬的空域，地面障礙物信息實時顯示在機載平視顯示器或頭盔顯示器上，為安全飛行起了很大的保障作用。德國戴姆勒.奔馳宇航公司研制成功的障礙探測激光雷達更高一籌，它是一種固體1．54微米成像激光雷達，視場為32度×32度，能探測300―500米距離內直徑1厘米粗的電線，將裝在新型EC―135和EC―155直升機上。 法國達索電子公司和英國馬可尼公司聯合研制的吊艙載CLARA激光雷達采用了CO2激光器。不但能探測標桿和電纜之類的障礙，還具有地形跟蹤、目標測距和指示、活動目標指示等功能，適用于飛機和直升機。 

3化學戰劑探測激光雷達

 傳統的化學戰劑探測裝置由士兵肩負，一邊探測一邊前進，探測速度慢，且士兵容易中毒。 俄羅斯研制成功的KDKhr―1N遠距離地面激光毒氣報警系統，可以實時地遠距離探測化學毒劑攻擊，確定毒劑氣溶膠云的斜距、中心厚度、離地高度、中心角坐標以及毒劑相關參數，并可通過無線電通道或有線線路向部隊自動控制系統發出報警信號，比傳統探測前進了一大步。德國研制成功VTB―1型遙測化學戰劑傳感器技術更加先進，它使用兩臺9― 11微米、可在40個頻率上調節的連續波CO2激光器，利用微分吸收光譜學原理遙測化學戰劑，既安全又準確。 

4機載海洋激光雷達

 傳統的水中目標探測裝置是聲納。根據聲波的發射和接收方式，聲納可分為主動式和被動式，可對水中目標進行警戒、搜索、定性和跟蹤。但它體積很大，重量一般在600公斤以上，有的甚至達幾十噸重。而激光雷達是利用機載藍綠激光器發射和接收設備，通過發射大功率窄脈沖激光，探測海面下目標并進行分類，既簡便，精度又高。如今，機載海洋激光雷達以第二代系統為基礎，增加了GPS定位和定高功能，系統與自動導航儀接口，實現了航線和高度的自動控制。

5成像激光雷達可水下探物

 美國諾斯羅普公司為美國國防高級研究計劃局研制的ALARMS機載水雷探測系統，具有自動、實時檢測功能和三維定位能力，定位分辨率高，可以24小時工作，采用卵形掃描方式探測水下可疑目標。美國卡曼航天公司研制成功的機載水下成像激光雷達，最大特點是可對水下目標成像。由于成像激光雷達的每個激光脈沖覆蓋面積大，因此其搜索效率遠遠高于非成像激光雷達。另外，成像激光雷達可以顯示水下目標的形狀等特征，更加便于識別目標，這已是成像激光雷達的一大優勢.

6化學和生物戰劑探測激光雷達 

 化學/生物武器是一種大規模毀傷武器。面對不斷擴散的化學和生物武器的威脅，許多國家正在采取措施，加強對這類武器的防御。激光雷達可用于化學和生物戰劑的遙測。每種化學戰劑僅吸收特定波長的激光，對其他波長的激光是透明的。被化學戰劑污染的表面則反射不同波長的激光。化學戰劑的這種特性，就允許利用激光雷達探測和識別之。激光雷達可以利用差分吸收、差分散射、彈性后向散射、感應熒光等原理，實現化學生物戰劑的探測。化學和生物戰劑探測激光雷達采用的激光器，主要是CO2激光器和Nd:YAG激光器。