近幾年來,隨著激光雷達(dá)技術(shù)的成熟和導(dǎo)航領(lǐng)域的發(fā)展,在激光器小型化的趨勢下,越來越多的關(guān)注焦點(diǎn)被放在機(jī)載或車載化激光儀器上。
業(yè)內(nèi)人都知道就激光雷達(dá)的應(yīng)用分類而言,從波段上的紫外、可見光到紅外雷達(dá),從平臺上的便攜式、基地式、車載、機(jī)載、船載雷達(dá),從功能上的測距、測速、測角、成像雷達(dá),等等。
激光雷達(dá)技術(shù)在應(yīng)用中取得了很好的實(shí)際使用效果,表現(xiàn)在應(yīng)用特性上即有分辨率高(角、距離和速度分辨率)、測速范圍廣、受干擾性小等多方面的優(yōu)良性質(zhì)。飛燕遙感近一年的激光雷達(dá)航攝面積已超10萬平方公里。
目前,整個(gè)激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用上可謂呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢。
一、機(jī)載激光雷達(dá)的實(shí)際應(yīng)用
激光雷達(dá)應(yīng)用廣泛,對此我們主要談三個(gè)方面的應(yīng)用。
(1)目標(biāo)定位
機(jī)載激光雷達(dá)在導(dǎo)航中針對特定目標(biāo)的定位研究最開始主要開始于軍事領(lǐng)域的應(yīng)用,可以對于接收信息的識別成像,在軍事偵察方面,采集環(huán)境中的三維信息,如方位、俯仰角、距離、速度等,對特別目標(biāo)進(jìn)行追蹤、定位。在障礙回避方面,主要用于直升機(jī)的障礙回避,意大利的馬可尼研制的 Loam 障礙回避系統(tǒng)采用全新的人眼安全技術(shù),提供給飛行員視覺和聽覺的報(bào)警,顯示障礙物的細(xì)節(jié)特征。
(2)環(huán)境監(jiān)測
環(huán)境監(jiān)測主要是對飛機(jī)周圍的大氣溶膠環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測,測定氣體成分、氣體密度。這些參數(shù)一方面能夠用來輔助飛行,另外可以對飛機(jī)的環(huán)境進(jìn)行檢測,利用飛機(jī)的三維移動特性,在廣大的范圍內(nèi)靈活定標(biāo),定向的處理一般手段難以解決的問題。
(3)地形探測
地形探測是一片綜合性比較強(qiáng)的應(yīng)用領(lǐng)域,機(jī)載激光雷達(dá)在地形探測上有很好的適應(yīng)性和性能優(yōu)勢。在陸地地形探測上,航帶拼接技術(shù)的發(fā)展,使得地形的拼接和重現(xiàn)工作得到更高的精度,滿足接邊地物的連貫性,使得地形地貌能夠更好的被模擬重現(xiàn)。
海洋探測上,機(jī)載海洋激光雷達(dá)可以廣泛用于海水水文勘測(包括淺海水深、海底地貌測繪、海水光學(xué)參數(shù)的遙測等)、水下潛艇探測、水雷探測、魚群探測、海洋環(huán)境污染監(jiān)測等眾多領(lǐng)域,在淺水探測上,已經(jīng)顯示出了比聲吶更強(qiáng)的競爭力。
二、機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)性質(zhì)
(1)現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)的方法
現(xiàn)代導(dǎo)航任務(wù)包羅了從引導(dǎo)航行的基本需求到自動駕駛、引進(jìn)著陸的載體自動化需要以及勘探、測量、調(diào)查、搜索等進(jìn)階性的功能任務(wù)模式?,F(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)與現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)有著密不可分的關(guān)系,在天文導(dǎo)航方面,衛(wèi)星是導(dǎo)航技術(shù)的主力軍,特別是在太空介質(zhì)趨于零的環(huán)境中,短波、微波和紅外波段的光束在使用上尤為重要。
在慣性導(dǎo)航中,近年來國內(nèi)激光陀螺儀的技術(shù)日益成熟,特別在高精度、高分辨率的方面取得很大進(jìn)步,如今無論在實(shí)際應(yīng)用上還是新理論的研究當(dāng)中都在推進(jìn)慣性導(dǎo)航技術(shù)長足發(fā)展。多普勒導(dǎo)航技術(shù)的理論基礎(chǔ)源于多普勒效應(yīng),激光技術(shù)本身具有良好的相干性,故而在多普勒雷達(dá)技術(shù)上自身就具有不可替代的地位。
(2)機(jī)載系統(tǒng)的性質(zhì)
機(jī)載系統(tǒng)是指在飛機(jī)在飛行過程中荷載使用的系統(tǒng),對于飛機(jī)的環(huán)境,對于機(jī)載系統(tǒng)的性質(zhì)有以下要求 :
1)小型化:飛機(jī)由于機(jī)體機(jī)艙環(huán)境容量有限,對于機(jī)載系統(tǒng)的體積必須嚴(yán)格控制,不能妨礙飛機(jī)正常飛行。
2)輕型化:機(jī)體的載重量有限,每一分重量也必須嚴(yán)格把控,早期的激光設(shè)備就是由于相關(guān)模塊特別是泵浦源方面質(zhì)量難以下調(diào),在化學(xué)泵浦技術(shù)出現(xiàn)以前都很少被采用到機(jī)載上。
3)穩(wěn)定性高:機(jī)載系統(tǒng)都需要在復(fù)雜的環(huán)境中作業(yè),因此,穩(wěn)定性高這一點(diǎn)尤為重要。在導(dǎo)航方面,機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)就對飛機(jī)至關(guān)重要,對其容錯率限定必須極低。
4)散熱性強(qiáng):飛機(jī)的環(huán)境并不能提供很好的外界散熱條件,對于機(jī)載的設(shè)備,散熱模塊都必須做出特別的設(shè)計(jì)與改善。
機(jī)載激光雷達(dá)導(dǎo)航系統(tǒng)是光學(xué)主動偵察的一種探測技術(shù),它具有涵蓋面廣、可行性高、應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn),在飛機(jī)導(dǎo)航領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。同時(shí),隨著其他領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展,這項(xiàng)技術(shù)依舊有很大前景可以發(fā)掘,能繼續(xù)帶動行業(yè)向前發(fā)展。
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