激光雷達技術(shù)（上、下冊）

前言

雷達在第二次世界大戰(zhàn)中得到迅速發(fā)展，為適應(yīng)戰(zhàn)爭需要，交戰(zhàn)各方研制出從米波到微波的各種雷達裝備。戰(zhàn)后美國麻省理工學院輻射實驗室集合各方面的專家，總結(jié)二戰(zhàn)期間的經(jīng)驗，于1950年前后出版了雷達叢書共28本，大幅度推動了雷達技術(shù)的發(fā)展。我剛參加工作時，就從這套書中得益不少。隨著雷達技術(shù)的進步，28本書的內(nèi)容已趨陳舊。20世紀后期，美國Skolnik編寫了雷達手冊，其版本和內(nèi)容不斷更新，在雷達界有著較大的影響，但它仍不及麻省理工學院輻射實驗室眾多專家撰寫的28本書的內(nèi)容詳盡。我國的雷達事業(yè)，經(jīng)過幾代人40余年的努力，從無到有，從小到大，從弱到強，許多領(lǐng)域的技術(shù)已經(jīng)進入了國際先進行列?？偨Y(jié)這些成果，為我國今后的雷達事業(yè)發(fā)展做點貢獻是我長期以來的一個心愿，在出版社的鼓勵下，我和張光義院士倡導(dǎo)并擔任主編，由中國電子科技集團公司負責組織編寫了這套“雷達技術(shù)叢書”（以下簡稱“叢書”）。它是我國眾多專家、學者長期從事雷達科研的經(jīng)驗總結(jié)，具有較好的系統(tǒng)性、新穎性和實用性。雷達技術(shù)發(fā)展之快，使得傳統(tǒng)的雷達觀念、體系結(jié)構(gòu)不斷更新，在20世紀50年代的接收、發(fā)射、天線、顯示典型的分機基礎(chǔ)上，又發(fā)展到現(xiàn)在的雷達數(shù)據(jù)處理和信號處理分系統(tǒng)。本“叢書”就是按此體系進行了分冊。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化還在不斷前移，天線收發(fā)已經(jīng)并繼續(xù)不斷引入了數(shù)字處理內(nèi)容，信號和數(shù)據(jù)處理的界限越來越模糊，雷達體系正從流程型向網(wǎng)絡(luò)型轉(zhuǎn)變，由于目前其技術(shù)都尚未成熟，本“叢書”只在現(xiàn)有的體系中把這些新的內(nèi)容進行了分別敘述?！皡矔眱?nèi)容共分3個部分16分冊：第一部分主要介紹雷達的目標特性和環(huán)境，第二部分介紹了雷達各組成部分的原理和設(shè)計，第三部分按典型應(yīng)用雷達系統(tǒng)的分類對各雷達系統(tǒng)作了深入淺出的介紹。“叢書”各冊著者不同，寫作風格各異，但其內(nèi)容的科學性和完整性是不容置疑的，通過對各分冊結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的審定，使各分冊之間既具有較好的銜接性，又保持了各分冊的獨立性，讀者可按需要讀取其中一冊或數(shù)冊。希望此次出版的“叢書”能對從事雷達設(shè)計、制造的工程技術(shù)人員，雷達部隊的干部、戰(zhàn)士和高校電子工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的師生有所幫助。

內(nèi)容概要

本書較系統(tǒng)地介紹了與激光雷達有關(guān)的光電輻射源，探測器、大氣和波導(dǎo)介質(zhì)的傳輸特性，目標和背景環(huán)境的光學特性。    本書介紹激光雷達的基本原理與結(jié)構(gòu)，闡述相關(guān)的輻射源、探測和傳輸?shù)奈锢頂?shù)學問題和關(guān)鍵技術(shù)，簡介各種激光雷達在國防建設(shè)和國民經(jīng)濟各個部門中的應(yīng)用。    本書從激光雷達的多功能化、小型化、全固態(tài)化和網(wǎng)絡(luò)化的角度考慮問題，對系統(tǒng)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)也進行了較詳盡的介紹，力爭能反映該領(lǐng)域的新成就和新動向。    本書可作為從事激光雷達研制、生產(chǎn)和應(yīng)用的工程技術(shù)人員，氣象學部門、環(huán)保部門和武器系統(tǒng)使用部門的專業(yè)人員的參考書，也可作為大學生、研究生的專業(yè)參考書。

作者簡介

戴永江，1961年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學。應(yīng)用物理系教授，國務(wù)院政府特殊津貼專家。美國OSA和SPIE會士。從事激光雷達等的國防科研，國家自然科學基金項目，國家863—409主題的天基激光精密瞄準與跟蹤，205主題的空間飛行器交會對接等研究。近年來，在無線光通信和光通信接入網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)漢語語音門戶平臺等開展工作。多項成果通過省、部級鑒定，獲獎。并獲得國家專利和409主題先進個人表彰。發(fā)表近百篇文章，曾收入EI和ISTP檢索系列、NASA和ESA報告。著有《激光雷達原理》。多次應(yīng)邀訪問美國國家航天局(NASA)有關(guān)單位。20世紀90年代，到德意志聯(lián)邦共和國宇航研究院(DL只)參加中德政府科技合作項目，還到英國皇家雷達信號研究院(RERS)和日本航天局(NASDA)考察過激光雷達。

書籍目錄

激光雷達技術(shù)(上冊)  第1章 概論    1.1 引言    1.2 發(fā)展簡史      1.2.1 理論基礎(chǔ)和工程實踐準備階段      1.2.2 激光雷達的興起和發(fā)展      1.2.3 激光雷達的發(fā)展趨勢    1.3 激光雷達的特點      1.3.1 一般特點      1.3.2 新世紀激光雷達發(fā)展的特點    1.4 激光雷達的分類    1.5 激光雷達的應(yīng)用      1.5.1 在國防建設(shè)中的應(yīng)用      1.5.2 在國民經(jīng)濟和日常生活中的應(yīng)用    1.6 激光雷達系統(tǒng)工程概念    參考文獻  第2章 激光雷達基本物理知識  第3章 光度學和輻射度學基礎(chǔ)  第4章 光電測量技術(shù)  第5章 激光雷達探測原理  第6章 激光雷達發(fā)射與接收技術(shù)  第7章 激光雷達的輻射源  第8章 激光雷達的探測器  第9章 背景與目標光學特性  第10章 激光的大氣傳輸特性激光雷達技術(shù)（下冊）  第11章 搜索和跟蹤  第12章 建模與仿真  第13章 激光雷達系統(tǒng)  第14章 成像激光雷達  第15章 激光雷達系統(tǒng)設(shè)計  第16章 激光雷達的應(yīng)用  第17章 自由空間激光通信系統(tǒng)  第18章 激光雷達發(fā)展趨勢

章節(jié)摘錄

插圖：（3）光束控制器。它控制激光束在空間的位置、方向及束寬，也可采用矩陣式反射鏡、矩陣光柵或矩陣濾光器等微光學系統(tǒng)獲得矩陣激光束。（4）光學發(fā)射天線。光學發(fā)射天線又叫發(fā)射望遠鏡，對激光束進行整形和束寬壓縮，變成所要求的波形和參數(shù)，射向空間，使遠處目標獲得的照射能量最大.傳統(tǒng)的成像激光雷達還要求進行光機掃描等。2）接收部分（1）光學接收天線。光學接收天線又叫接收望遠鏡，對從目標返回的反射或散射激光信號的能量會聚，并能校正波陣面，使激光回波進入到探測器的光敏面上。它和光學發(fā)射天線可以是分置的，也可以是合置的。（2）光電探測器。將回來的激光信號直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺蛘吲c通過分束器得到的本振光混頻，實現(xiàn)外差接收而得到電信號。也可以采用陣列探測器，提高靈敏度，或成像探測。3）信號處理及控制部分（1）信號預(yù)處理。前置放大器，先將探測器輸出的電信號進行匹配濾波、消噪、信噪比增強和頻率、相位及偏振等預(yù)處理，再經(jīng)主放大器放大到一定功率。（2）信號處理器。將各種信號參量處理為含有距離、速度、角度和目標圖像特征的信息，再經(jīng)過模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，送人計算機或微處理器等主處理器，變?yōu)榭煞治龊惋@示及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和圖像信息。它可以經(jīng)通信系統(tǒng)傳輸出去，或經(jīng)圖像處理系統(tǒng)在屏幕上顯示，或送人伺服系統(tǒng)。

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