军用激光雷达Word格式.docx

1、/ R = C/2 （tL+tN+tW）这里，tL代表激光脉冲的长度，tN代表接收器电子器件的时间常数，tW代表激光 与目标物体的碰撞时间常数。对于一个 Q-开关的Nd:YAG激光器，它的脉冲常数是10 纳秒，接收器电子器件的时间常数 stN 一般是 50 纳秒到 200 纳秒，激光与目标 物体的碰撞时间常数tW较小，一般忽略不计。因此，距离分辨率/R 般在7.5米到 30 米。激光雷达系统组成系统硬件由空中测量平台、激光系统、附件等 3 部分组成。（1）空中测量平台空中测量平台是航空激光扫描与摄影测量系统进行作业的空中载体和操作平台 ，主要为直升飞机或其他飞机装载航空激光扫描与摄影测量系统所

2、需要的各种仪器仪表 和操作人员。2）激光系统激光系统主要是用来测量地物地貌的三维信息，由红外激光发射传感器、惯性测量 系统、光电接收器、时间同步控制器、主控计算机、惯性测量计算机及激光发生器 等几部分组成。激光系统每秒能产生高达 33000 个激光脉冲，其摇摆角为左右各 20 度。对于每个脉冲来说，如果它在行进过程中遇到诸如架空电线、树上的树叶等细 小物体时， 它会产生多个反射 （ 物体表面的反射和地面的反射 ） ，该系统能测量到同 一脉冲的不同反射， 并存储起来。 同时， 该系统还能对每一脉冲的反射率 （ 或反射光 强度） 进行测量并将结果存储起来。 惯性测量系统主要用来测量飞机的飞行状态，

3、 包 括飞机的摇摆、倾斜、 航向等参数，它每秒能测 50 至 200 次。飞机的飞行高度因航 卒激光扫描测量系统的不同而不同，其范围为 1003000m相对应的单航带覆盖的宽度范闱为702000m激光束传播过程中的发散度决定了打在地面上光斑的大小。 有些发散度值是固定的， 有些是可变的。 发散度较大的激光光束对植被的测量较好， 发散度较小的激光光束具有较强的穿透力当航高为 1000m时，发散度较小的激光光束打在地面上的光斑大小大约为 20cm而发散度较大的激光光束大约为 1m （3）附件附件主要包括GPS组件、导航组件、数码成像组件和摄像机组件等 4部分。1GPS组件由2个地面基准站和1个中流

4、动站组成。通过数据采集和数据处理，确 定飞机飞行航迹的二维坐标，为航空测量瞬间提供测站坐标。2导航组件由一个导航 GPS组成。导航GPS应能装载航飞任务的相关信息，包括各 航线起点、终点坐标。同时导航系统应用图文方式向飞行员和系统操作员提供飞机 现在的状态，即飞机现存离任务航线起点终点的距离、航线横向偏差、飞行速度、 航线偏离方向、 航线在测区中的位置。 系统应既能处理区域测量也能处理带状测量。3数码成像组件由一个由计算机控制的数码相机组成 它将重叠的彩色影像存储在移动硬盘，航片宽度调节到与激光扫描宽度相匹配。这些相片通过后处理进行纠正 镶嵌形成彩色正射数字影像。4摄像机组件 南一对带时问标记

5、的摄像机组成。 一个摄像机记录垂直方向的地面情 况，一个摄像机记录前方与水平方向成 20度N45度方向的地面情况激光雷达技术及其应用（二）激光 , 飞机, 技术数据处理（1） 确定航迹。首先通过地面的GPS基准站和飞机上的GPS流动站的测量数据的联 合差分解算，即可精确确定飞机飞行轨迹。（2） 激光扫描测量数据处理 。利用仪器厂家提供的随机商用软件，对飞机 GPS轨 迹数据、 飞机姿态数据、 激光测距数据及激光扫描镜的摆动角度数据进行联合处理， 最后得到各测点的（X，Y，Z）三维坐标数据。这样得到的是大量悬浮在中没有属性 的离散的点阵数据，称之为“点云”。（ 3）数据分类处理 。第一步，对数据

6、进行检验，剔除错误的点和高程异常的点， 如特别低的点 （地面以下的点 ）或特别高的点 （云或飞行中的鸟 ）；第二步，建立地面 数据类型，剔除非地面数据；第三步，根据顾客要求，对非地面数据进行分类，如 建筑物类数据、送电线路类数据、铁路类数据等等。另外，可以根据高出地面的高 度对非地面点进行分类，如可以对同的植被进行分类。（ 4）数据分类输出。数据分类处理完毕后， 一些不必要的数据被剔除，分类后的数 据可以以 ASCII 或二进制形式输出。 （5）坐标数据转换。点的坐标数据可以根据需要进行投影变换处理和其他变换处理。（ 6）影像数据的定向和镶嵌 。数字影像先进行解压处理，然后结合航片的内外方位元

7、素进行空中角测量，然后结合激光扫捕测量的 DTM数据进行定向镶嵌，形成正射影像图。激光 雷达激光器的扫描方式目前市场上的脉冲式激光器有四种扫描方式：1.振荡（或叫钟摆）式（ Oscillating Mirror ）。2.旋转棱镜式 （Rotating Polygon） 。3.章动（或 Palmer）式（Nutating Mirror, or Palmer Scan） 。4.光纤扫描式 （Fiber Switch） 。激光 雷达的主要应用由于激光 雷达 特有的优势，在国民经济建设中如农林业、军事侦察、水利电力勘查 设计、道路设计、国土资源与气象环境调查、国家基础测绘、城市规 划 、煤矿区 地质环

8、境动态监测等各大领域中已经得到了广泛的应用。（ 1）激光 雷达 在军事方面的应用主动式激光 雷达用于军事成像侦察有显著的优越性， 它不仅可以获取目标 及周围地 区清晰的图像， 而且还可以获得运动物体的速度和方向， 某些波段的激 光 雷达还能 够侦察隐蔽目标。在军事应用方面，激光 雷达 主要有以下应用：1用于巡航导弹的研制和导航。美国休斯公司、通用动力公司和麦道公司联合为巡 航导弹生产激光 雷达、制导系统、地形匹配系统。他们宣称：“激光 雷达 能改善现 有和未来的巡航导弹的目标瞄准功能”，从而大大提高巡航导弹的生存能力。2用于测距。它能提供不同目标的特征信息，从而区分大到车辆，小到人员的各种 目

9、标、尺寸；能对目标成像，且分辨率很高； 能给机载武器发射系统提供目标距离， 并选择目标的瞄准点。3用于低飞目标的跟踪测量。 美国夕尔凡尼亚公司研制的车载“精密跟踪 系统”其 测距精度可达 0.1m. 对提高。导弹超低空飞行能力和命中精度、飞机着陆系统校准、 导航卫星定位校准等都发挥特殊的作用。在军事上，激光 雷达还可用于目标飞行器的测量，为舰艇提供海面信息、跟踪和监 测化学武器污染及云团情况，保卫有生力量。（ 2）激光 雷达 在大气环境监测方面的应用1大气污染物分布监测。 低空中存在的大量气溶胶是造成大气污染的主要 因素，激 光雷达发出的激光与这些粒子作用时会发生米氏散射，米氏散射激光 雷达

10、根据这一 性质完成气溶胶浓度、空间分布及能见度的测定。2大气成分观测。 差分吸收激光 雷达 的主要作用是大气成分的测定。 其测量原理是 使激光 雷达发射出两种不等波长的光， 其中一个波长调制到与待测物质 的吸收波段 内，另一波长调制到吸收系数小的边翼 ，然后以高重复频率将这两种波长交替发射 到大气中，通过分析两者波长的回波信号便可得到待测对象的浓度分布，从而达到 测量目的。3气象要素的观测。在大气环境污染观测中有关风速、气温、湿度等气象要素是不 可缺少的重要参数。近年来利用拉曼散射与温度关系研制出的拉曼散 射激光 雷达， 已得到广泛的应用。此外，利用多普勒激光 雷达也可以测量风速。（3）激光

11、雷达在测绘中的应用 激光雷达系统结合其他定位技术可进行大范围 DEM 的高精度实时获取， 直接获取真 实地表的高精度三维信息，用于城市道路、堤坝、隧道等复杂目标的实时监测与模 型化，是建立三维城市 GIS的关键技术。固定小型系统可进行人体、各种模具的三 维实时监测， 而且还可以用于工程开挖与堆积物容积的快速测 定、智能交通系统的 管理、城市发展调查与规划设计等。参考文献：【1】 陈利、贾友、张尔严激光 雷达 技术及应用 河南理工大学学报 2009【2】 张启峰激光 雷达技术在超高压送电线路工程中的应用研究 2009 【3】 刘燕京激光 雷达 介绍 来自网络雷达电路的EMC分析能力, 信号传输

12、, 电磁干扰 , 电路1引言现代雷达 对信号频谱质量的要求越来越高，并要求 雷达能在恶劣的电磁干扰环 境中可靠工作，这就对 雷达电路系统的抗电磁干扰能力和电磁兼容设计提出了更高 的要求。由于 雷达信号的寄生输出，除了在信号变换等过程中产生外，还与系统外 部的干扰、电路之间的干扰，电路系统的结构设计、工艺设计及信号传输匹配等有 关，所以要研制满足电磁兼容要求的电路系统，除了方案合理、设计正确外，还必 须注意以下几点。a、 采取电路合理接地、电路之间去藕等有效措施，抑制一切无关信号。b、 装配设计、电路布局及排列等必须正确合理。、应采用先进的工艺设计。d、加强单元电路和电缆之间及电路系统之间的屏蔽

13、隔离。2电路系统的电磁兼容分析与设计 用高质量的单元电子电路组成电路系统，完成某种功能时，除了系统方案的正 确，电磁兼容设计也是十分重要的。尤其对现代 雷达 中的高稳定信号系统和一些复 杂电路系统以及工作在恶劣电磁环境中的电路系统，电磁兼容设计就更为重要。下 面将详细分析电路系统的电磁兼容间题，并提出有关的实施措施和方法。2.1电源系统的电磁兼容电源系统方面的干扰有三种形式 : 第一种是系统外部的干扰串入， 如由交流电网 进来的干扰及干扰磁场等引起的干扰信号 ; 第二种是系统本身产生的干扰信号， 例如 整流滤波后的波纹干扰，可控硅调压产生的尖脉冲，开关电源引起的高频脉冲，高 频电源的泄漏及稳压

14、管产生的噪声等等 ; 第三种是系统连线上的场干扰信号。 要抑制 或削弱这些干扰信号必须对电源系统进行细心的电磁兼容设计。a、 对电源变压器加屏蔽、隔离措施 每只电源变压器都应在初次级之间加静电屏蔽， 以隔离初级电网串进来的干扰。重要电源还应对整个变压器加罩高导磁材料进行磁屏蔽，抑制变压器磁场及外界磁 场引起的干扰。这些静电隔离和磁屏蔽体均应可靠接地。b、 电源变压器要尽可能远离电子电路， 以便使电源频率的干扰及交流电源磁场 的干扰降到最低水平。c 、电路系统中， 若同时有模拟电路和数字电路时， 则必须分别给模拟电路和数 字电路供电。防止数字电路中上升时间很快的瞬态过程通过电源影响模拟电路。d、

15、合理组装电路，正确接地，正确接线及铺设电缆。选用恰当的磁屏蔽材料和 电磁屏蔽材料，同时必须兼顾尺寸、重量和成本。2.2信号传输系统的电磁兼容 信号传输过程中的干扰主要有两个方面。一是信号通过传输线时，在其周围产 生电磁场， 这些电磁场会在周围的导体中感应出电流， 形成干扰信号 ; 二是信号在传 输过程中，一般都有反射，反射信号串入其他电路形成干扰信号。克服传输引起的 干扰一般可采取下列措施。a、 加强电磁屏蔽，对不同频率，不同类型的单元电路分别组合屏蔽可减小相互 的影响。b、 加强传输信号的匹配、隔离，使信号的输入、输出均有匹配网络，适当增加 隔离级以降低反射干扰。C、抑制一切无用信号，即使落

16、在电路频带外的信号，也应采取抑制措施。因为 普通的放大器、倍频器、混频器和分频器中均有非线性存在，都可能把带外信号变 换到电路的有效频带范围内。因此，必要时应增加各种滤波器以抑制无用信号。d、合理布线、合理排列电路。印制板上的传输线，既可能成为发射天线，也可 能成为接收天线，因此，必须对它们合理布置，并尽量缩短其长度，以降低它们的 相互干扰。2.3地线系统的电磁兼容 作为电路系统的地线，首要的任务是必须接触良好，尽量减少接地电感及接地 电阻。使地电流少锅合，减小相互感应。 在电路系统中，一般应把模拟信号地，数字信号地和噪声地分开，有些系统还 要单独设屏蔽地。 模拟地用于模拟电路和它们的电源 ;

17、数字信号地用于数字电路和它 们的馈电电源 ; 噪声地用于交流电源变压器的静电屏蔽及变压器屏蔽、 交流供电线的 屏蔽和发射机等。这几种地线在电路系统中不应混淆相连，使它们在系统外单点相 接与大地相连。3电路工艺及结构方面的电磁兼容设计 电磁兼容不能只看成是电路设计人员的事，还必须由工艺和结构人员配合，才 能共同完成合理的设计。因为不论是接地线的设置，电缆走向安排，还是电子组合 的屏蔽体设计，电子组合的排列及变压器的放置位置，和各种材料的选择等都属于 电子结构问题。而屏蔽体的加工，印制板的制遣，电路的装配等将直接影响屏蔽，辐射及传导 效果，这是工艺方面的问题。下述几个问题设计时应加以注意。a、合理

18、划分、组合单元电子电路，使它们按其功能组合成不同的功能块电路。尤其时岗鞘桂瞼申付号电帝.胖奸让它起I上于同一牛功能玦恻.卸牺饕在同一财苗盒嘔 讥數孚电电略列甘开魁塩加互昭的產接辿加口隔薦.黑妻时件将它们宪全隠离“博输确足疋仔号的电握裁警肘给电缆再扣耶疏拜或读用于屈井电邃他刚性电 乩取电佟和兄器住井列应汁理*车咚整怕煤迂间*却漣址那输出辐人塑各柯情豪卜的 栩耳嘉合*s尽st选用平師安養电特/備舉樓地，它対电誉场的轲时闻创:tF立萍电丸可 大丈降低场柚咁.h特剤抚直耶声由时、瑞声応界川的谀配也童r此理奸它幻的常戏*制如41V 电也曼压聖.品功帘大电瞳盤件及减曲际冲电路璋璋-驭萃嘤在坪巖慷上安裝大功

19、菲、大电浪疋眸.陆止它和的返詢电蓬谄遠脯耐儒产生 不必曹的桐仔干fitu4屏蔽设计在电磁兼容的设计中，屏蔽体设计是非常重要的一个方面。屏蔽是抑制一切无 关信号的重要手段，一般可分三种类型 :静电屏蔽、磁屏蔽、电磁屏蔽。基于COST视频采集卡的雷达训练系统研究雷达，教学摘要：针对于现代雷达面临的环境越来越复杂，利用计算机和仿真手段以及建模技 术很难逼真地模拟雷达探测环境，而文中介绍了 COSTB频采集卡具有对实装雷达原 始视频进行记录和回放，可以真实的再现雷达探测环境， 因此基于COS视频采集卡 的雷达训练系统成功的解决了对杂波环境仿真逼真度问题，对雷达职手教学和训练 具有很高的训练效益。关键词

20、：视频采集卡；仿真；杂波环境；训练：雷达原始视频未来的战场是信息化战场，复杂电磁环境是未来信息化作战的主要环境特征。而错 综复杂的战场电磁环境对电子战武器装备的作战性能和生存能力都提出了严重挑 战。因此，要想在未来实战中获得主动权，必须注重平时的训练，加大复杂背景环 境下雷达装备训练的力度。为了提高训练实效，并达到训练目的，一般采用电子战 模拟技术及训练模拟系统来模拟实战条件下的训练。而目前的训练手段和方式，以 及雷达模拟训练系统还不能完全满足复杂背景环境下雷达训练的实战要求。为了构 建战场复杂背景环境，提供逼真的雷达威胁环境，进一步提高实战情况下的雷达训 练效果。针对于舰载雷达，本文提出了一

21、种基于 COST视频采集卡的雷达训练系统。1 雷达面临的杂波环境特征分析雷达探测位于陆地或海面上以及空中的目标时，雷达接收的不仅有目标的回波，而 且叠加有不需要的被照射区域的回波，这部分回波被称为杂波，杂波的存在严重影 响着雷达对目标的探测，尤其是对小目标的探测。雷达杂波就是雷达波束在物体表面形成的后向散射，主要有地物杂波和海杂波两大 类，陆地上物体比较固定，在雷达中形成的杂波变化幅度不是很大；而海杂波表现 出更强的动态特性。海面作为雷达波的反射面，其性能十分复杂，海风、海流、海 浪、潮汐和不同的水质等都对海杂波的产生有着不同的影响。地物和海杂波的存在 有时导致一些回波弱、速度快的目标淹没在杂

22、波中，使雷达不能对其检测，而这些 被漏掉的目标，往往有很高的威胁性，例如采用隐身技术的目标和掠海飞行的小目 标。虽然，目前采用计算机仿真技术和数学统计模型能够对地物杂波和海杂波进行仿真 模拟，但是当前计算机仿真技术和手段还不能完全仿真模拟地物和海杂波的实时动 态性，只能模拟特定条件下的杂波形态变化。其中对海杂波的实时动态性仿真模拟 是最困难的， 因其涉及到的计算量很大， 以目前的计算机技术还不能实时动态模拟， 导致海杂波动态性的仿真模拟效果还达不到实际要求。2 雷达视频采集设备的功能与性能优势雷达视频采集设备是一款基于 PCI的cos设备，由于记录的是数字信号，可以在不 失真地情况下， 实时记

23、录与重复回放。 其次记录的雷达信号可以重新生成 （ 含时标与 方位角）的雷达视频。记录的数据保存在大容量 SCSI硬盘中，可以快速方便的读写操作，同时具备DLT磁带机备份储存功能，用于数据归档作长期保留。保留在 DLT磁带的数据可以随时导入 Centurion ，再次生成原始雷达信号 （也可用于雷达信号模 拟器 ） 。该设备具有信号输入、 坐标处理扫描转换与显示、 信号输出、存储设备 （ 数据记录 ） 等功能。信号输入：信号输入部分是一块 PCI 卡完成，可以输入多种类型的雷达信号 （ 包括 A 显、B显与PPI扇扫显）。这块卡自身提供视频和方位角的处理能力，包括一个 2D的视频放大器参量表，

24、可补偿雷达特征和杂波。信号输入卡可同时接收三个输入通 道的总脉冲信号，包括雷达回波、触发、方位、正北。如叠加一块方位角输入子卡 可以适应一些特殊的方位角格式。雷达输入卡提供输入范围和方位角可编程功能， 信号采集部分为 50MHz， 8 位精度。这 8 位数据也可以利用峰值检测方法二次抽样产 生可自定义采样频率的信号和外部时钟，如图 1 所示。信号输入卡可接收 2048360、 4096360和 8192360的方位角。数字化后 的采样信号以持续120MB/S的速率，DMA方式传送到PCI总线上。坐标处理/扫描转换与显示：Adva ntage/+扫描转换卡是一块独立的雷达坐标转换 卡并支持最终显

25、示功能。通过 PCI总线，它可以接收来自经信号处理卡处理过的数 据，如PPI格式的数据并把它们转换为可用于直接显示光栅格式与并同时将数据打 包存储，用于日后的回放与归档。三路图形信号数字化后可与雷达信号显示窗口多 层叠加，但最终的记录只能是选择一路，如图 2所示。雷达信号输出：Centurion的主要功能便是雷达数据的录取与日后的回放，因此 Centurion内的雷达输出卡是为该录取器开发的。雷达信号输出卡可将存储的雷达 数据进行重构，以模拟或数字格式输出。既可以将原数据以 PPI显示形式输出。存储设备：Centurion提供硬盘存储与磁带备份方式。首先，数据通过 SCSI接口,保留到硬盘。硬

26、盘内的数据既可以用于回放，也可以导入到磁带机进行归档永久保 存。磁带机内的数据也可以导回硬盘，存储设备的性能参数如表 1所列。棗I存帰设鲁的性帰羽竝存童Bt呂乐摇玄：无天战 s-iamxsMhjfteaft丐样小时JD241.2B204?&is581,6120珅2D4SS 1itU412 H02IMU30攜5 1（14IW51925080*45,02（X8SO2844smLS甬04弘第20483W0.T3基于雷达视频采集的雷达训练系统3. 1系统结构及特点该雷达训练模拟系统是以雷达视频采集设备为基础， 雷达视频数据来自于实装雷达,采集的数据为雷达进行脉冲压缩以后的数据，在进行数据采集时，将采集

27、设备同实 装雷达航迹机采集口相连。然后通过千兆网卡将采集的数据保存到计算机的硬盘中。 系统结构如图3所示。计算机处理模块控制着雷达视频采集设备对雷达原始视频的采集和存储，以及视频数据与干扰信号数据、目标信号数据的匹配处理，干扰模块 和目标模块采用计算机仿真技术，根据雷达视频的同步信号和相关参数，产生数字 干扰信号和目标模拟信号，与雷达采集视频数据匹配处理，形成复杂的多目标和干 扰威胁环境，送显控设备进行终端显示。该雷达训练系统可以基本模拟实装雷达的 所有操作，尤其保留了雷达抗干扰技术，而且能够在还原的雷达背景杂波环境中匹 配干扰信号和多目标信号。这种模式具有灵活、方便、成本低、 训练效益高的特

28、点,对雷达仿真训练有较高的训练价值。3. 2系统工作模式雷达训练系统工作模式可以分为记录模式和回放模式。（1）记录模式 在记录模式下，雷达训练系统与实装雷达对接，将采集到的雷达视频 数据送给计算机处理模块处理后供终端显控设备显示外，还可以实时地把视频数据 存储到硬盘。在存储过程中数据通过 RACE4 1压缩技术，不失真地情况下保存。在 这种训练模式下，雷达训练系统能够从实装雷达实时采集到雷达原始视频数据，并 能与实装雷达保持一致的背景杂波环境。在训练过程中，可以对雷达训练系统进行 任何的操作。（2）回放模式由于雷达视频采集设备体积小、拆卸方便、便于携带，可以单独跟随 实装雷达进行全航程录取，将采集的视频数据