- 軍用激光雷達特點、分類及其發(fā)展簡述

據(jù)1993年5月出版的《軍事技術》報導，在法國政府和英國政府 的倡議下，由法國達索電子公司和英國GEC-馬可尼航空電子學公司雷達系統(tǒng)分部組成的聯(lián)合體研制出一種緊湊的激光雷達（CLARA）。其主要功能即是發(fā)現(xiàn) 飛機航線上有危險的障礙物。并顯示給駕駛員，且不論白天、黑夜及天氣的好壞，均能對前面所提到的各種障礙物進行實時探測、分類和顯示。選用的工作波長不受 陽光的影響，有良好的穿透煙、霧的特性。為了保證飛機轉彎時始終提供適當?shù)木?，傳感器采用了大視場。緊湊激光雷達的另一功能是進行地形跟蹤和目標確定， 這要求系統(tǒng)能實現(xiàn)處理飛機前方地形的回波，以產(chǎn)生飛行控制指令。

緊湊激光雷達由三部分組成，即傳感器頭，掃描器及信號與數(shù)據(jù)處理 器。傳感器頭的核心是激光器組件與探測器組件，前者包括兩臺CO2激光器，一臺提供脈沖或連續(xù)波發(fā)射光束；另一臺是小功率本機振蕩器，用于與回波進行外差 相干。而探測器組件則為寬波段紅外探測器上光學元件的組合，并采用超低溫冷卻，以減小量子噪聲，提高探測靈敏度。探測器將光信號轉換為電信號，送往信號處 理器進行處理，掃描器的核心是陀螺穩(wěn)定的雙反射鏡及其他可旋轉光學部件，要求能適應不同的工作模式。

在障礙物告警模式下，首先要找到目標的大致方位，因而無需很多的 分辨率，但必須有較大的掃描視場；與此相反，在瞄準模式下，目標的大致位置已知，因此無需很大的掃描視場，但要求有很高的距離和視角分辨率，并能以高精度 跟蹤所選目標。

信號與數(shù)據(jù)處理的核心是數(shù)字信號處理器和微處理器。其功能是執(zhí)行 復雜的目標探測及識別運算，并存儲每個重要的信息。此外，處理器必須與CLARA的其他分系統(tǒng)接口，以實現(xiàn)工作模式的控制與機內檢測。所用軟件采用高級語 言編程。該系統(tǒng)在英國是安裝在固定翼飛機上飛行，而在法國還要在旋轉翼飛機上試驗。為便于在固定翼飛機或直升機上吊掛。整個CLARA系統(tǒng)安裝在一個吊艙 內，吊艙的前部包括光具座和處理器，后部裝有自主式環(huán)境調節(jié)裝置，其余大部分部件則安裝在吊艙中部，據(jù)最新文獻報導，達索公司，GEC-馬可尼公司，馬可 尼意大利公司和蔡司公司又聯(lián)合研制了一種用于直升機障礙物報警的Eloise激光雷達，可提前10秒鐘對直徑為5mm的纜線報警，并具有地形導航功能。

以上介紹的幾種激光雷達有一個共同的特點，即都是以CO2激光器 為波束源，這些激光器采用高功率射頻泵浦，需要高電壓和強致冷，其結果是雷達系統(tǒng)體積龐大，價格昂貴，而且可靠性也比較差。相比之下，半導體激光器泵浦的 固體激光系統(tǒng)，尺寸和價格均可低達相同功率CO2激光束系統(tǒng)的十分之一，且具有更高的可靠性。近10年左右的時間里，半導體激光技術本身及二極管泵浦固體 激光技術均有了飛速發(fā)展，使固體激光作為激光雷達的輻射源成為可能。于是很多有影響的公司都將相當大的注意力投向固體激光雷達。洛拉爾-沃特公司多年來一 直從事激光雷達的研究。1992年4月，該公司在“錫斯納”412飛機上試驗固體激光雷達樣機，據(jù)稱，這是這種系統(tǒng)首次進行飛行試驗。穩(wěn)定的裝置將光學發(fā) 射接收機，相關的電子系統(tǒng)組合成一個組件，長度和直徑均為203mm，重量僅5.5kg。系統(tǒng)采用近紅外波長運轉的固體激光器，由GaAs二極管激光泵 浦，不需要進行冷卻。帶有實時自動目標識別的樣機，1992年也進行了飛行試驗。洛拉爾-沃特公司經(jīng)多年努力，開發(fā)了自動目標識別算法。據(jù)稱，這種算法可 以區(qū)分坦克和卡車，識別單個坦克的類型。另一方面，休斯公司丹伯利分部還在努力制造能在室溫工作的二極管固體激光陣列。據(jù)稱，這將進一步減少甚至取消對致 冷的需要。曾經(jīng)開發(fā)了以CO2激光器為輻射源的相干光雷達機載切變傳感器的洛克希德公司，在美國國家航空航天管理局的提議下，也用更可靠和性能更好的2微 米波長固體激光器代替了CO2激光器。

洛克希德公司新的CLASS系統(tǒng)于1993年秋季在美國國家航航 天管理局位于哈卜頓的朗雷研究中心進行了飛行試驗，裝載飛機為波音-737。該公司的高級科學家塔戈說：“2微米固體激光器尺寸更小，價格更廉，質量更 小，性能更優(yōu)，它是未來之波”?？傊?，激光雷達已經(jīng)歷了約30年的發(fā)展過程，迄今種類繁多。