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直接测距型激光主动成像系统发展现状

徐正平 沈宏海 许永森

徐正平, 沈宏海, 许永森. 直接测距型激光主动成像系统发展现状[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 28-38. doi: 10.3788/CO.20150801.0028
引用本文: 徐正平, 沈宏海, 许永森. 直接测距型激光主动成像系统发展现状[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 28-38. doi: 10.3788/CO.20150801.0028
XU Zheng-ping, SHEN Hong-hai, XU Yong-sen. Review of the development of laser active imaging system with direct ranging[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 28-38. doi: 10.3788/CO.20150801.0028
Citation: XU Zheng-ping, SHEN Hong-hai, XU Yong-sen. Review of the development of laser active imaging system with direct ranging[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 28-38. doi: 10.3788/CO.20150801.0028

直接测距型激光主动成像系统发展现状

doi: 10.3788/CO.20150801.0028
基金项目: 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室开放基金资助项目(No.Y2HC1SR12B);中国科学院国防科技创新基金资助项目(No.CXJJ-14-S123)
详细信息
    通讯作者:

    徐正平(1983—),男,河南许昌人,博士,副研究员,2006年于东北师范大学获得学士学位,2011年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事计算成像及航空遥感器电子学设计方面的研究。E-mail:xuzp090@163.com

    沈宏海(1976—),男,博士,研究员,1998年于山东大学获得学士学位,2001年、2009年于中国科学院研究生院分别获得硕士、博士学位,主要从事新型航空光学遥感技术及其光电集成方面的研究。E-mail:shenhh@ciomp.ac.cn

    许永森(1981—),男,河南信阳人,博士,副研究员,2003年于吉林大学获得学士学位,2009 于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事航空遥感器方面的研究。E-mail:pm13l@sina.com

  • 中图分类号: TN958.98;TJ7625.332;TJ439.2

Review of the development of laser active imaging system with direct ranging

  • 摘要: 对直接测距型激光主动成像系统进行了深入研究。按照工作方式分类介绍了国外相关研究机构激光主动成像系统的工作原理及系统参数, 归纳总结并比较分析了各工作方式的优缺点。分析认为:基于单点或小面阵探测器配合光机扫描方案可实现较远作用距离, 但其对激光器重频要求较高, 后续数据处理复杂, 且系统体积、功耗较大;而基于Flash探测器的激光主动成像系统易于实现小型化, 对激光器重频要求较低。作用距离受限问题可通过电子扫描得以有效解决。在具体应用时, 需根据实际需求, 综合考虑系统体积、质量、功耗、激光器输出峰值功率及脉冲重复频率、所能获取的探测器类型、后续数据处理能力等多种因素折衷选取。
  • 图  1  OWS系统工作原理示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of working principle of OWS system

    图  2  OWS系统在Hellas直升机上安装图片

    Figure  2.  Picture of OWS system installed in Hellas helicopter

    图  3  OWS系统获取的实验图像

    Figure  3.  Image gained by OWS system

    图  4  3D-LZ系统在各种模式下获取的目标图像

    Figure  4.  Target image obtained with 3D-LZ system in several modes

    图  5  CZMIL系统工作原理示意图

    Figure  5.  Schematic diagram of working principle of CZMIL system

    图  6  CZMIL系统设计加工的圆形菲涅耳透镜实物图

    Figure  6.  Physical image of circular Fresnel prism designed for CZMIL system

    图  7  CZMIL系统获取的地物图像

    Figure  7.  Image on the ground gained by CZMIL system

    图  8  KIDAR-B25系统装置图

    Figure  8.  Image of KIDAR-B25 system apparatus

    图  9  KIDAR- B25系统在精确控制模式下获取的图像

    Figure  9.  Image gained in precision mode with KIDAR-B25 system

    图  10  KIDAR- B25系统在实时控制模式下获取的图像

    Figure  10.  Image gained in real-time mode with KIDAR-B25 system

    图  11  Gen-I系统光路示意图

    Figure  11.  Sketch of optical path of Gen-I system

    图  12  Gen-I系统获取的目标图像

    Figure  12.  Target image gained by Gen-I system

    图  13  Gen-Ⅲ系统光路示意图

    Figure  13.  Sketch of optical path of Gen-Ⅲ system

    图  14  Gen-Ⅲ系统对500 m坦克照明及距离图像

    Figure  14.  Illuminating and range image of a tank obtained with Gen-Ⅲ system in 500 m distance

    图  15  JIGSAW系统样机

    Figure  15.  Prototype of JIGSAW system

    图  16  JIGSAW系统获取的高隐藏目标图像

    Figure  16.  Highly camouflaged target image gained by JIGSAW system

    图  17  光纤扫描激光主动成像系统工作原理示意图

    Figure  17.  Schematic diagram of working principle of optical fiber scanning laser active imaging system

    图  18  ASC专利技术探测器工作原理示意图

    Figure  18.  Operational sketch of sensor with ASC patent

    图  19  ASC公司flash LADAR对1 km以外目标所成图像

    Figure  19.  Image of target beyond 1 km gained by flash LADAR from ASC Corporation

    图  20  ASC公司flash LADAR“透视”能力测试

    Figure  20.  1 Penetrating performance test of flash LADAR from ASC Corporation

    图  21  Ball公司第5代flash LADAR实物图

    Figure  21.  Physical image of 5th generation flash LADAR from Ball Corporation

    图  22  ESFL工作原理示意图

    Figure  22.  Schematic diagram of working principle of ESFL system

    图  23  ESFL应用示意图

    Figure  23.  Sketch of ESFL system application

    表  1  Gen-Ⅰ、Gen-Ⅲ系统和JIGSAW系统指标参数

    Table  1.   Parameter of Gen-Ⅰ,Gen-Ⅲ and JIGSAW system

    Gen-ⅠGen-ⅢJIGSAW
    LaserPassively Q-Switched Nd∶YAG Micro-chip Laser
    Laser wavelength532 nm
    Repeated frequency/kHz15~1016
    Energy per pulse/μJ30334
    Pulse length(FWHM)/ps380700300
    Detector4×4 GM APD32×32 GM APD
    Pixel pitch100 μm
    Receive aperture diameter/cm57.5
    Focal length/30.0 cm
    Illuminated way/32×32 diffraction beam splitter
    Range resolution/cm/1540
    Scanning mirrorTwo single axisTwo axisRisley prism
    Weight/6 kg/
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-13
  • 录用日期:  2015-01-13
  • 刊出日期:  2015-01-25

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