脈沖激光測(cè)距儀的類型分類及應(yīng)用分析

　　脈沖激光測(cè)距儀作為軍用裝備器材，發(fā)展于60 年代初。經(jīng)過(guò)30 多年的開(kāi)發(fā)、研制和裝備，目前國(guó)外已完成了“手持式、腳架式、潛望式、坦克、裝甲、水面艦載、潛艇潛望、高炮、機(jī)載、機(jī)場(chǎng)測(cè)云、導(dǎo)彈和火箭發(fā)射、人造衛(wèi)星、航天器載”等約十三大類400 多個(gè)品種和型號(hào)，其中裝備量最大的是以Nd∶YAG 為器件的固體脈沖激光測(cè)距儀，其次是喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃以及CO2 脈沖激光測(cè)距儀。

　　1.輕型便攜式脈沖激光測(cè)距儀

　　輕型便攜式脈沖激光測(cè)距儀包括步兵和炮兵偵察用的手持式以及前沿偵察和前沿對(duì)空控制（FAC）雙用途的激光測(cè)距儀―目標(biāo)指示器。對(duì)上述用途的系統(tǒng)，要求機(jī)動(dòng)靈活、重復(fù)輕、體積小、用電池組作電源、可靠性和維修性高以及單一產(chǎn)品的成本低等。

　　主要技術(shù)性能：最大測(cè)程4~10km，測(cè)距精度±10m，重復(fù)頻率為單次，束散角1~2mrad。值得關(guān)注的的是，由于上述激光測(cè)距儀及其系統(tǒng)常與其他友軍密切配合作戰(zhàn)且不帶裝甲部隊(duì)大范圍訓(xùn)練以及無(wú)合作目標(biāo)、操作手不帶防護(hù)目鏡等，人眼安全極為重要。因此，這類脈沖激光測(cè)距儀已逐漸由裝備Nd∶YAG 激光測(cè)距儀改為喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃1.54μm 的人眼安全激光測(cè)距儀。

　　在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，由以前單一的步兵、炮兵獨(dú)立作戰(zhàn)發(fā)展到有步兵、炮兵和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)組成的特種部隊(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)，武器系統(tǒng)也由單一的地炮、高炮逐漸采用多功能綜合高技術(shù)。因此激光測(cè)距儀也由單一測(cè)距功能的便攜式、手持式發(fā)展到激光測(cè)距、紅外瞄準(zhǔn)的晝夜觀測(cè)儀以及激光測(cè)距、目標(biāo)指示、紅外瞄準(zhǔn)的激光紅外目標(biāo)指示器等。

　　如美國(guó)光電公司采用Er∶玻璃激光器的小型激光紅外觀測(cè)儀（MELIOS）是當(dāng)代較先進(jìn)激光測(cè)距儀的代表。

　　2.地面車載脈沖激光測(cè)距儀

　　地面車載脈沖激光測(cè)距儀包括坦克、步兵戰(zhàn)車（IFV）、火控、對(duì)空防御、火炮或?qū)椫茖?dǎo)火控以及目前發(fā)展的地面車載激光測(cè)距儀―目標(biāo)指示器等。

　　其主要技術(shù)性能：最大測(cè)程4~10km，測(cè)距精度±5~10m，目標(biāo)分辨約20m，重復(fù)頻率0.1~1Hz，束散角0.4~1mrad。

　　激光測(cè)距儀在坦克火控系統(tǒng)中的應(yīng)用是提供彈道軌跡的超仰角修正信息和因逆風(fēng)或目標(biāo)移動(dòng)引起的方位角校正信息以及距離信息。步兵戰(zhàn)車主要是使用激光測(cè)距儀去測(cè)量目標(biāo)是否在反坦克導(dǎo)彈的距離內(nèi)，其次用于槍炮火控和對(duì)目標(biāo)的分選。為了做到激光測(cè)距儀完全有效地對(duì)任何能探測(cè)到的目標(biāo)測(cè)距以及通過(guò)火控系統(tǒng)全天候被動(dòng)探測(cè)、識(shí)別和分選，這些系統(tǒng)還應(yīng)包括：瞄準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)、電視攝像機(jī)和紅外熱成像儀（FLIR）等。這是目前非常迫切需要的但不可能通過(guò)任何單一功能和單一波長(zhǎng)激光測(cè)距儀能完全滿足的系統(tǒng)。據(jù)外刊報(bào)道，美國(guó)休斯公司采用喇曼頻移Nd∶YAG 激光測(cè)距、電視攝像和紅外成像組成的坦克、裝甲車激光測(cè)距儀系統(tǒng)是目前最新型的設(shè)備。

　　但是這種系統(tǒng)若采用1.06μm 的Nd∶YAG 激光測(cè)距，盡管在測(cè)距儀上裝上衰減濾光片，對(duì)合作目標(biāo)測(cè)距訓(xùn)練時(shí)已基本達(dá)到人眼安全要求，而經(jīng)論證后的坦克和步兵作戰(zhàn)的操作人員及指揮、作戰(zhàn)人員應(yīng)采取人眼安全措施，或者采用人眼安全的1.54μm 激光波長(zhǎng)測(cè)距，從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼安全的要求。

　　3.對(duì)空火炮和導(dǎo)彈防御脈沖激光測(cè)距儀

　　對(duì)空防御的脈沖激光測(cè)距儀以及采用了自保護(hù)措施的步兵戰(zhàn)車對(duì)空防御脈沖激光測(cè)距儀均應(yīng)按火控系統(tǒng)和作戰(zhàn)系統(tǒng)的要求工作，在距離和距離速率以內(nèi)對(duì)空中高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)提供穩(wěn)定的跟蹤信息和距離信息，以對(duì)抗武裝直升機(jī)、隱身飛機(jī)和巡航導(dǎo)彈、反輻射導(dǎo)彈的威脅。

　　這就要求激光測(cè)距儀提供比較高的數(shù)據(jù)率（高的激光脈沖速率）和相當(dāng)高的距離精度，如最大測(cè)程為4~20km，測(cè)距精度為±2.5~5m，重復(fù)頻率為6~20Hz，束散角為0.5~2.5mrad 等。然而，若其交戰(zhàn)距離相當(dāng)遠(yuǎn)（約達(dá)20km 以上），這么遠(yuǎn)的距離實(shí)際對(duì)抗出現(xiàn)在不模糊的大氣條件下，僅要求激光測(cè)距儀的靈敏度比坦克測(cè)距儀稍高一些；若在某些高濕度季節(jié)或某些高溫度氣象區(qū)域內(nèi)，由于很強(qiáng)的H2O 分子吸收，限制了長(zhǎng)波長(zhǎng)（如10.6μm 的CO2）脈沖激光測(cè)距儀最大測(cè)距能力的發(fā)揮，此時(shí)，應(yīng)采用1.06μm 的Nd∶YAG 脈沖激光測(cè)距儀，或者采用喇曼頻移Nd∶YAG 及Er∶玻璃（1.54μm）的脈沖激光測(cè)距儀。

　　如美國(guó)休斯公司采用喇曼頻移Nd∶YAG 和Er∶玻璃的光電跟蹤探測(cè)激光測(cè)距儀是目前先進(jìn)系統(tǒng)的典型示例。

　　4.機(jī)載脈沖激光測(cè)距儀

　　機(jī)載脈沖激光測(cè)距儀可以用來(lái)裝備武裝直升機(jī)的導(dǎo)彈指令制導(dǎo)和裝備固定翼飛機(jī)，用于封鎖支援的光電飛行器等目標(biāo)以及攔截飛機(jī)和導(dǎo)彈的攻擊。這些典型應(yīng)用一般采用1.06μm的Nd∶YAG 激光測(cè)距儀并具有激光測(cè)距和目標(biāo)指示的能力，或者采用1.54μm 波長(zhǎng)的人眼安全喇曼頻移Nd∶YAG 脈沖激光測(cè)距儀_目標(biāo)指示器等，以保護(hù)機(jī)載系統(tǒng)完成作戰(zhàn)任務(wù)或主動(dòng)攻擊空中的光電目標(biāo)。

　　機(jī)載脈沖激光測(cè)距儀的主要技術(shù)性能：測(cè)程遠(yuǎn)（用于武裝直升機(jī)為4~10km，用于固定翼飛機(jī)為10~20kM）、測(cè)距精度高（用于武裝直升機(jī)為±5~10m，用于固定翼飛機(jī)為±1~10m）、重復(fù)頻率（用于武裝直升機(jī)為4Hz，用于固定翼飛機(jī)為5~20Hz）、束散角?。ㄓ糜谖溲b直升機(jī)為0.4~1mrad，用于固定翼飛機(jī)為0.1~0.5mrad），同時(shí)機(jī)載設(shè)備應(yīng)體積小、重量輕并要與航空指示器共用。

　　因此，激光器必須使用高效循環(huán)液體作冷卻器，以適應(yīng)高的運(yùn)轉(zhuǎn)速率要求，否則要采用氣體或混合氣體升壓冷卻。目前，美國(guó)研制的“利登”激光系統(tǒng)（LANTIRN）則采用喇曼頻移Nd∶YAG 激光目標(biāo)指示器測(cè)距儀，是現(xiàn)代激光測(cè)距儀多功能化并擴(kuò)大機(jī)載應(yīng)用的典型示例。

　　5.艦載脈沖激光測(cè)距儀

　　艦載脈沖激光測(cè)距儀的發(fā)展在輕型便攜式、車載和對(duì)空防御激光測(cè)距儀之后，它包括水面艦載和潛艇潛望兩大類。

　　水面艦載脈沖激光測(cè)距儀在技術(shù)性能指標(biāo)方面與車載火控和對(duì)空防御激光測(cè)距儀相同，在環(huán)境使用方面要適應(yīng)艦載?？?、海面以及海上鹽霧的荷刻要求，而在體積、重量、電效率、維護(hù)保養(yǎng)能力和成本等方面的要求又不苛刻。因此，目前大量用來(lái)裝備常規(guī)火控和對(duì)空防御的海軍艦只，如掩護(hù)（無(wú)聲雷達(dá)）艦載飛機(jī)回收和與紅外熱成像、電視等組成跟蹤系統(tǒng)，全天候監(jiān)視和跟蹤空中目標(biāo)等獨(dú)特的艦上應(yīng)用正在出現(xiàn)，其應(yīng)用前景相當(dāng)廣泛。

　　潛艇潛望脈沖激光測(cè)距儀目前采用兩種組合方式，第一種將激光測(cè)距儀、圖像增強(qiáng)器和熱成像儀裝于其潛望鏡中，而距離顯示器、觸發(fā)按鈕等分別裝于操作手上方或附近。其優(yōu)點(diǎn)是傳輸光路中激光損耗小，但光束飄移，不易捕獲目標(biāo)；第二種將上面三部分均裝在潛望鏡底部，整個(gè)系統(tǒng)的安裝，調(diào)試、拆卸均很方便，但采用這種方法的激光束要通過(guò)12m 長(zhǎng)的潛望鏡管和15~20 塊透鏡，能量損耗較大。

　　主要技術(shù)性能是：測(cè)距范圍300~6000m，測(cè)距精度±5~10m，重復(fù)頻率1~5Hz，束散角1~1.5mrad。

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