相干激光雷達
❶ 激光雷達的工作原理是怎樣的
激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特徵量的雷達系統。從工作原理回上講，與答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。
激光雷達
❷ 多普勒激光雷達是相干測量還是直接測量
激光雷達是以激光為光源，通過探測激光與被探測無相互作用的光波信號來遙感測量的．使用振動拉曼技術進行測量的激光雷達技術即為拉曼激光雷達，主要用於大氣遙感測量。拉曼激光雷達屬於遙感技術的一種。激光雷達作為一種主動遙感探測技術和工具已有近50 年的歷史，目前廣泛用於地球科學和氣象學、物理學和天文學、生物學與生態保持、軍事等領域。其中，傳統意義上的激光雷達主要用於陸地植被監測、激光大氣傳輸、精細氣象探測、全球氣候預測、海洋環境監測等。隨著激光器技術、精細分光技術、光電檢測技術和計算機控制技術的飛速發展，激光雷達在遙感探測的高度、空間解析度、時間上的連續監測和測量精度等方面具有獨到的優勢。
激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特徵量的雷達系統。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。 根據探測技術的不同，激光雷達可以分為直接探測型和相幹探測型兩種。而按照不同功能，則可分為跟蹤雷達、運動目標指示雷達、流速測量雷達、風剪切探測雷達、目標識別雷達、成像雷達及振動感測雷達。
激光雷達與無線電雷達的工作原理基本相同，且依賴於所採用的探測技術。其中直接探測型激光雷達的基本結構與激光測距機頗為相近。工作時，由發射系統發送一個信號，經目標反射後被接收系統收集，通過測量激光信號往返傳播的時間而確定目標的距離。至於目標的徑向速度，則可以由反射光的多普勒頻移來確定，也可以測量兩個或多個距離，並計算其變化率而求得速度。
相幹探測型激光雷達又有單穩與雙穩之分，在所謂單穩系統中，發送與接收信號共用一個光學孔徑，並由發送-接收開關隔離。而雙穩系統則包括兩個光學孔徑，分別供發送與接收信號使用，發送-接收開關自然不再需要，其餘部分與單穩系統相同。
激光雷達是激光技術與雷達技術相結合的產物 。由發射機 、天線 、接收機 、跟蹤架及信息處理等部分組成。發射機是各種形式的激光器，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導體激光器及波長可調諧的固體激光器等；天線是光學望遠鏡；接收機採用各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極體、雪崩光電二極體、紅外和可見光多元探測器件等。激光雷達採用脈沖或連續波2種工作方式，探測方法分直接探測與外差探測。
氣象雷達是專門用於大氣探測的雷達。屬於主動式微波大氣遙感設備。與無線電探空儀配套使用的高空風測風雷達，只是一種對位移氣球定位的專門設備，一般不算作此類雷達。氣象雷達是用於警戒和預報中、小尺度天氣系統（如台風和暴雨雲系）的主要探測工具之一工作在30～3000兆赫頻段的氣象多普勒雷達。一般具有很高的探測靈敏度。因探測高度范圍可達1～100公里，所以又稱為中層-平流層-對流層雷達 (MST radar)。它主要用於探測晴空大氣的風、大氣湍流和大氣穩定度等大氣動力學參數的鉛直分布
美國國防部最初對激光雷達的興趣與對微波雷達的相似，即側重於對目標的監視、捕獲、跟蹤、毀傷評（SATKA）和導航。然而，由於微波雷達足以完成大部分毀傷評估和導航任務，因而導致軍用激光雷達計劃集中於前者不能很好完成的少量任務上，例如高精度毀傷評估，極精確的導航修正及高解析度成像。軍事上常常希望飛機低空飛行，但飛機飛行的最低高度受到機上感測器探測小型障礙物能力的限制。且不說阻塞氣球線這樣的對抗設施，在60米以下，各種動力線，高壓線鐵塔，桅桿、天線拉線這樣的小障礙物也有明顯的危險性。現有的飛機感測器，從人眼到雷達，均難以事先發現這些危險物，這種情況，在夜間和惡劣天氣條件下尤其突出。而掃描型激光雷達因其具有高的角解析度，故能實時形成這些障礙物有效的影像，提供適當的預警。
激光雷達在軍事上可用於對各種飛行目標軌跡的測量 。如對導彈和火箭初始段的跟蹤與測量，對飛機和巡航導彈的低仰角跟蹤測量 ，對衛星的精密定軌等 。激光雷達與紅外、電視等光電設備相結合，組成地面、艦載和機載的火力控制系統，對目標進行搜索、識別、跟蹤和測量。由於激光雷達可以獲取目標的三維圖像及速度信息，有利於識別隱身目標。激光 雷達可以對大氣進行監測 ，遙測大氣中的污染和毒劑，還可測量大氣的溫度、濕度、風速、能見度及雲層高度。
海用激光雷達對水中目標進行警戒、搜索、定性和跟蹤的傳統方式，是採用體大而重的一般在600千克至幾十噸重的聲納。自從發展了海洋激光雷達，即機載藍綠激光器發射和接收設備後，海洋水下目標探測既簡單方便，又准確無誤。尤其是20世紀90 年代以後研製成功的第三代激光雷達上，增加了GPS定位、定高功能，實現了航線和高度的自動控制。如美國諾斯羅普公司研製的「ALARMS」機載水雷探測激光雷達，可24小時工作，能准確測得水下水雷等可疑目標。美國卡曼航天公司研製的水下成像激光雷達，更具優勢，可以顯示水下目標的形狀等特徵，准確捕獲目標，以便採取應急措施，確保航行安全。
此外，激光雷達還可以廣泛用於對抗電子戰、反輻射導彈、超低空突防、導彈與炮彈制導以及陸地掃雷等。
❸ 什麼是激光雷達技術
激光雷達用抄激光器作為發襲射光源，採用光電探測技術手段的主動遙感設備。激光雷達是激光技術與現代光電探測技術結合的先進探測方式。由發射系統 、接收系統 、信息處理等部分組成。發射系統是各種形式的激光器，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導體激光器及波長可調諧的固體激光器以及光學擴束單元等組成；接收系統採用望遠鏡和各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極體、雪崩光電二極體、紅外和可見光多元探測器件等組合。激光雷達採用脈沖或連續波2種工作方式，探測方法按照探測的原理不同可以分為米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射、熒光、多普勒等激光雷達。
❹ 跪求：脈沖激光雷達和連續波激光雷達的測距原理相同么脈沖測距法和相位測距法分別對應哪種雷達
不相同，脈沖測距法對應脈沖激光雷達，通過測量脈沖傳播時間來測定距離。
相位測量法對應於連續波激光雷達，應用相乾的方法進行相位測量從而測距，是一種相對方法。
❺ 激光雷達有哪些分類
激光雷達的分類
激光雷達通常按照所用激光器、探測技術或雷達功能來分類。可用於雷達系統的激光器種類很多，主要有二氧化碳激光器、Nd∶YAG及喇曼移頻的Nd∶YAG激光器、氦-氖激光器，以及近年來迅速發展的Er∶YAG激光器、GaAlAs半導體激光器和Ho∶YAG激光器。
根據探測技術的不同，激光雷達可以分為直接探測型和相幹探測型兩種。而按照不同功能，則可分為跟蹤雷達、運動目標指示雷達、流速測量雷達、風剪切探測雷達、目標識別雷達、成像雷達及振動感測雷達。
激光雷達與無線電雷達的工作原理基本相同，且依賴於所採用的探測技術。其中直接探測型激光雷達的基本結構與激光測距機頗為相近。工作時，由發射系統發送一個信號，經目標反射後被接收系統收集，通過測量激光信號往返傳播的時間而確定目標的距離。至於目標的徑向速度，則可以由反射光的多普勒頻移來確定，也可以測量兩個或多個距離，並計算其變化率而求得速度。
相幹探測型激光雷達又有單穩與雙穩之分，在所謂單穩系統中，發送與接收信號共用一個光學孔徑，並由發送-接收開關隔離。而雙穩系統則包括兩個光學孔徑，分別供發送與接收信號使用，發送-接收開關自然不再需要，其餘部分與單穩系統相同。
❻ 激光雷達的基本原理
5.8.1.1 激光的特性
激光和普通光的根本不同在於激光是一種有很高光子簡並度的光。光子簡並度可以理解為具有相同模式（或波型）的光子數目，即具有相同狀態的光子數目。
激光器主要由增益介質和諧振腔組成。諧振腔選模，增益介質通過受激輻射向確定的模提供能量，從而形成具有很高光子簡並度的激光。高光子簡並度表現出很好的單色性、方向性、相乾性及高亮度；激光可被壓縮成極短的超短脈沖，脈寬已達到秒量級，能產生短至4.6 fs的超短激光脈沖，高達1020W／cm2的光功率密度。
（1）單色性
激光的好單色性是由激光器的工作原理和結構決定的。由於諧振腔內的增益介質可以向一個模提供足夠的能量，從整體來看可以認為光在腔內沒有損耗，因而由該諧振腔輸出的激光可以理解為是沒有衰減的，具有無限窄的譜線寬度。
實驗證明，激光的譜線不可能無限窄，因為自發輻射在激光的輸出中不可避免。自發輻射只能平均地向所有模提供能量，因而對某一特定模而言，它所提供的能量是很小的，而這份小小的能量恰恰造成激光發射中一種不可避免的衰減。所以，激光譜線仍有一定的寬度。通常把激光器中自發輻射引起的線寬稱為線寬極限ΔυL，ΔυL正比於該模式中每秒自發輻射的能量。
單模穩頻氣體激光器的單色性最好，固體激光器的單色性較差，半導體激光器的單色性最差。
（2）方向性
光源發出光束的方向性通常用發散角2θ（單位rad）來描述，亦可用光束所佔的空間立體角ΔΩ=πθ2（單位sr）來描述。普通光源輻射的光束來自於自發輻射，自發輻射總是任意的，是向4π立體角輻射的，所以方向性很差。
激光的優良方向性，是激光器的工作原理和結構決定的。由於激光器中增益介質只向特定模式提供能量，受激輻射提供的光子總是與激發光完全一樣，同頻率、同偏振、同位相和同方向。所以，如果諧振腔選出的模不受衍射的影響，激光束的發散角可以無限小。一般說來，激光器的發散角（θ）決定於該激光器的腔長，即
環境地球物理學概論
式中：λ是激光波長，L是腔長。若λ=0.63μm，L=0.4 m，則θ=2×10-3rad。增加腔長，還可以進一步減小發散角。
不同類型激光器的方向性差別很大，這與增益介質的類型、均勻性、光腔的類型、腔長、激勵方式和激光器的工作狀態有關。氣體激光器的增益介質有良好的均勻性，且腔長大，方向性好；固體激光器的方向性差；半導體激光器的方向性最差。
（3）高相乾性光強
激光具有極好相乾性。激光的單色性，使其具有優良的高光束質量和高相干光強。因此有助於進一步提高光功率密度。例如，激光好的單色性容易聚焦為小的光斑，從而獲得更大的功率密度。若將一個1012W的激光脈沖聚焦為5 μm直徑的光斑，其功率密度可達1018W/cm2。
5.8.1.2 激光器
在已有的數百種激光器中按工作物質可分為氣體激光器、固體激光器、液體激光器和半導體激光器。用於激光雷達的是能夠發射高功率、窄脈寬、窄頻帶且有較小遠場發散角光束的激光器。對於機載或星載圖像雷達，或在返回信號極其微弱的情況下，通常還要求有較好的脈沖重復性。為了適應多領域的應用，波長可調激光雷達越來越受到重視。
（1）氣體激光器
激光雷達常用的是以強放電激勵的氣體激光器，其波長在紅外到近紫外范圍。
二氧化碳（CO2）激光器是最早用於雷達的激光器之一，由於輸出波長10.6μm恰好處於大氣傳輸窗窗口，因而至今仍被用於大氣探測。
HgBr激光器輸出激光的波長（495～505 nm）位於第一綠色光波段，而且波長可調，兩個峰值位置在502 nm和504 nm，線寬0.05 nm，重復頻率（100 Hz）優良，單脈沖輸出能量高，非常適合於海洋勘查，用作海洋、湖泊污染調查和海洋油氣勘查。
在紫外波段工作的N2分子氣體激光器和準分子激光器，適用於探測污染。其最強輸出譜線為337.1 nm，輸出峰值功率可達107W。
（2）固體激光器
與氣體激光器相比，固體激光器體積較小、價格低、質量可靠。
Nd：YAG是一類應用廣泛的固體激光器。發射波長為1.06μm的基頻輻射有利於研究瑞利（Rayleigh）和米（Mie）散射，適用於對大氣物質進行探測的大氣雷達。波長0.532μm的2倍頻光輻射適用於海洋激光雷達。波長0.355μm和0.266μm的3倍頻和4倍頻光輻射，適用於測污雷達。在典型情況下脈沖寬度為10～30 ns，單脈沖能量為100 mJ～1 J，脈沖重復率10～100 Hz。技術性能優良的砷化鎵（GaAs）半導體激光器，輸出809 nm的光波長正好與Nd：YAG工作物質的一條吸收譜線相匹配，將其用作泵浦源可以使Nd：YAG激光器的能量轉換效率大幅度提高，而小型化、壽命長，已在激光雷達中應用。
正在研究的可調諧固體激光器，將有利於提高激光雷達的適用性。
5.8.1.3 激光雷達的組成
激光雷達的基本原理與普通電磁波雷達類似。所不同的是發射的信號為激光，比無線電波的波長短很多。由光學原理可知，電磁波在傳播路程上遇到比波長小很多的物體時，波的大部分能流繞過物體繼續向前傳播。因此，普通的無線電波雷達無法感知小尺寸的目標物體。激光的波長一般都是微米（μm）級波長，足以探測直徑很細的導線和極細微粒。
圖5.8.1 單穩激光雷達原理框圖
激光雷達按其基本結構，可分為單穩系統和雙穩系統兩類。在雙穩系統中，為了提高空間解析度，將發射光部分和接收部分分別設置。當前激光源的脈寬達納秒（ns）級，具有相當高的空間解析度，因此雙穩系統已很少應用。單穩系統發射與接收信號共用一個光學孔徑，用開關（T/R）隔離，其原理框圖如圖5.8.1所示。
無線電波雷達接收的信號主要是反射信號。
激光雷達根據不同探測目標，接收的信號可以是反射信號，也可以是彈性散射信號（包括Rayleigh散射或Mie散射），還可以是吸收衰減的信號，共振散射信號，熒光信號，拉曼（Raman）散射信號，以及差分吸收散射信號等，形成不同用途的激光雷達系統。
❼ 激光雷達分類
1、按照發射波形分類：連續型、脈沖型
2、按照探測方式分類：直接探測、相幹探測
3、按照光束控制方式分類：機械式、固態
4、按照線數分類：單線激光雷達，多線激光雷達
5、按照工作介質分類：半導體激光雷達、固體激光雷達、氣體激光雷達
6、按照載荷平台分類：車載激光雷達、機載激光雷達、星載激光雷達
❽ 激光雷達的工作原理
激光雷達最基本的工作原理與無線電雷達沒有區別，即由雷達發射系統發送一個信號,打到地面的樹木、道路、橋梁和建築物上，引起散射，經目標反射後被接收系統收集，通過測量反射光的運行時間而確定目標的距離。
至於目標的徑向速度，可以由反射光的多普勒頻移來確定，也可以測量兩個或多個距離，並計算其變化率而求得速度，這也是直接探測型雷達的基本工作原理。
激光雷達的作用就是精確測量目標的位置（距離與角度）、形狀（大小）及狀態（速度、姿態），從而達到探測、識別、跟蹤目標的目的。
激光雷達是一種雷達系統，是一種主動感測器，所形成的數據是點雲形式。其工作光譜段在紅外到紫外之間，主要發射機、接收機、測量控制和電源組成。
(8)相干激光雷達擴展閱讀
激光雷達分類
一般來說，按照現代的激光雷達的概念，常分為以下幾種:
1、按激光波段分，有紫外激光雷達、可見激光雷達和紅外激光雷達。
2、按激光介質分，有氣體激光雷達、固體激光雷達、半導體激光雷達和二極體激光泵浦固體激光雷達等。
3、按激光發射波形分，有脈沖激光雷達、連續波激光雷達和混合型激光雷達等。
4、按顯示方式分，有模擬或數字顯示激光雷達和成像激光雷達。
5、按運載平台分，有地基固定式激光雷達、車載激光雷達、機載激光雷達、船載激光雷達、星載激光雷達、彈載激光雷達和手持式激光雷達等。
6、按功能分，有激光測距雷達、激光測速雷達、激光測角雷達和跟蹤雷達、激光成像雷達，激光目標指示器和生物激光雷達等。
7、按用途分，有激光測距儀、靶場激光雷達、火控激光雷達、跟蹤識別激光雷達、多功能戰術激光雷達、偵毒激光雷達、導航激光雷達、氣象激光雷達、偵毒和大氣監測激光雷達等。
❾ 自動駕駛汽車使用的激光雷達，都有哪些種類
根據結構，激光雷達分為機械式激光雷達、固態激光雷達和混合固態激光雷達。
❿ 激光雷達的工作原理是什麼
激光雷達是以發射激光束探測目標的位置?速度等特徵量的雷達系統?從工作原理上講,與微波雷達專沒有根本的區別屬: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?