激光定位系统 １. 定义：激光定位系统是放射治疗过程中校正人体体位的一种装置。 （１）CT模拟激光定位系统是放射治疗必不可少的辅助装置, 主要是模拟治疗机按不同机型的条件定位。为了标定等中心位置, 一般使用激光定位机指示。 激光定位系统的核心技术其实就是步进电机的单片机控制, 即利用对步进 电机转动的精确控制来实现激光灯的准确运动。 （２）激光定位系统任何一项的偏差都会造成放射治疗时的剂量分布的变化,影响患者的治疗效果或者引起放疗并发症,尤其对现代精确放射治疗更是如此。 放射治疗的误差分为系统误差和随机误差。系统误差为在每次治疗时都会出 现的相同误差,可使整个剂量分布发生位移; 随机误差为在每次治疗时都会 出现的一个误差,可使剂量分布变得模糊。为了保证临床靶区（ＣＴＶ）确 定受到处方剂量的照射, 在CTV 的基础上要外扩一个间距形成计划靶区 （PTV) ,这个间距的计算按公式可简化为PTVmargin= 2. 5Σ+ 0. 7σ,Σ= 所 有系统误差标准差的平方和,σ= 所有随机误差标准差的平方和,从上面的 公式可以得出: 系统误差比随机误差需要3～4倍的外放,控制系统误差比控 制随机误差更为重要。 ２. 使用： 患者的病灶由医生准确判定并标出。其误差通常在毫米量级。治疗时，需摆放患者休位使病灶处于治疗机的“等中心点”.激光定位系统的作用就是明晰地显示“等中心点”。 ３.意义： 激光定位系统在放射治疗摆位、对位照射中具有十分重要的意义是放射治疗 中确定等中心坐标的依据，应用激光灯使患者定位时的体位在治疗时得到复 原，保证每次治疗时体位的重复性。放射治疗的模拟定位是治疗的第一步和 基础,以后的各个环节都要以定位的图像和数据作为基础,这个环节产生的 误差会作为系统误差贯穿治疗过程的始终。激光定位系统用于建立患者身体 坐标系,在治疗计划设计好后也要利用激光定位系统在患者体表标记治疗等 中心点。
探测器原理大全 (2) 激光入侵探测器 激光与一般光源相比有如下特点： a．方向性好，亮度高。一束激光的发散角可做到小于10-3～10-5弧度，即使在几公里以外激光光束的直径也仅扩展到几毫米或几厘米。由于激光光束发散角小，几乎是一束平行光束，光束能聚集在一个很小的平面上，产生很大的光功率密度，其亮度很高。 激光光源和其它光源的亮度比较： 光源亮度（w/Sr?cm2） 蜡烛0.5 电灯470 太阳表面0.165M 氦-氖激光15M 红宝石激光10亿兆～37亿兆 b．激光的单色性和相干性好。 激光是单一频率的单色光，如氦氖激光器的波长为6328?，在其频率范围内谱线宽度ΔU=10-1Hz，而其他一般光的ΔU = 107-109 Hz。光的相干性取决于其单色性。 光的相干长度δm与谱线宽度的关系是： δm=c/ΔU，其中c为光速。 一般光源的相干长度为几个毫米。单色光源氦-86灯，λ=6057?，相干长度 δm=38.6cm；而氦氖激光器λ= 6328?，δm=40km。
按激光器的工作物质来分，激光器可分为如下几种： 固体激光器：它的工作物质为固体，如钕玻璃、红宝石等。 液体染料激光器：它的工作物质为液体染料，如若丹明香豆素等。 气体激光器：它的工作物质是二氧化碳、氦-氖、氮分子等。 半导体激光器：它的工作物质是半导体材料，如砷化镓。 激光探测器与主动红外式探测器有些相似，也是由发射器与接收器两部分构成。发射器发射激光束照射在接收器上，当有入侵目标出现在警戒线上，激光束被遮挡，接收机接收状态发生变化，从而产生报警信号。 激光探测器的作用距离： 式中 P1——激光功率； QT——光束发散角； M——调制光速调制度； SR——接收面积； PR——接收到的功率。 由上式可以看出，要提高探测器的作用距离，应增大激光源的发射光率，增加光学系统的透过率，减少发射装置的发散角，也可采用高灵敏的光电传感器。 激光具有高亮度，高方向性，所以激光探测器十分适用于远距离的线控报警装置。由于能量集中，可以在光路上加装反射镜，围绕成光墙，从而可以用一套激光器来封锁场地的四周，或封锁几个主要通道路口。
激光检测技术研究现状与发展趋势 提要：激光检测学科发展现状在光电检测领域，利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。由泰曼干涉仪到莫尔条纹，然后到散斑，再到全息干涉，出现了一个个干涉场，物理量（如位移、温度、压力、速度、折射率等）的测量不再需要单独测量，而是整个物理量场一起进行测量。自从激光出现以后，电子学领域的许多探测方法（如外差、相关、取样平均、光子计数等）被引入，使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。用激光检测关键技术(激光干涉测量技术、激光共焦测量技术、激光三角测量技术)实现的激光干涉仪、激光位移传感器等，可以完成纳米级非接触测量。可以说，超精密加工技术将随着高精密激光检测技术的发展而发展；在此基础上，提出了激光测量需解决的关键技术及今后的发展方向。 1.测量原理 1.1激光测距原理 先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。
1.2激光测位移原理 激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。 2.激光测量系统的应用 激光功率和能量是描述激光特性的两个基本参数，激光功率计和能量计是最常用的两类激光测量仪器。随着激光技术的不断发展，对激光测试技术和测量仪器提出了更高要求。由于调Q和锁模激光的出现和应用，要求测量的激光功率已从毫瓦、瓦、千瓦、兆瓦直到千兆瓦以上。激光能量也从毫焦尔逐渐跨过千焦尔。脉冲激光的持续时间也由毫秒、微秒、毫微秒、而缩短至微微秒量级。光谱范围也从紫外、可见、红外扩展到近毫米波段。激光精密测量和某些生物医学方面的研究和应用(如眼科治疗、细胞手术器等)的发展，对激光测量的精度也提出了非常高的要求。 2.1激光非球面检测技术 长期以来，非球面检测技术一直制约着非球面制造精度的提高，尤其对于高精度非球面的检测。规的非球面检测方法如刀口阴影法、激光数字干涉法及接触式光栅测量法等，对于检测工件表面来说都有一定的局限性。原子力显微镜是利用纳米级的探针固定在可灵敏操控的微米级尺度的弹性悬臂上，当针尖很靠近样品时，其顶端的原子与
激光探测技术 激光技术用于检测工作主要是利用激光的优异特性，将它作为光源，配以相应的光电元件来实现的。它具有精度高、测量范围大、检测时间短、非接触式等优点，常用于测量长度、位移、速度、振动等参数。当测定对象物受到激光照射时，激光的某些特性会发生变化，通过测定其响应如强度、速度或种类等，就可以知道测定物的形状、物理、化学特征，以及他们的变化量。响应种类有：光、声、热，离子，中性粒子等生成物的释放，以及反射光、透射 激光技术用于检测工作主要是利用激光的优异特性，将它作为光源，配以相应的光电元件来实现的。它具有精度高、测量范围大、检测时间短、非接触式等优点，常用于测量长度、位移、速度、振动等参数。当测定对象物受到激光照射时，激光的某些特性会发生变化，通过测定其响应如强度、速度或种类等，就可以知道测定物的形状、物理、化学特征，以及他们的变化量。响应种类有：光、声、热，离子，中性粒子等生成物的释放，以及反射光、透射光、散射光等的振幅、相位、频率、偏振光方向以及传播方向等的变化。 ◆激光测距 激光测距的基本原理是：将光速为 C 的激光射向被测目标，测量它返回的时间，由此求得激光器与被测目标间的距离 d 。 即：d＝ct/2 式中t-激光发出与接收到返回信号之间的时间间隔。可见这种激光测距的精度取决于测时精度。由于它利用的是脉冲激光束，为了提高精度，要求激光脉冲宽度窄，光接收器响应速度快。所以，远距离测量常用输出功率较大的固体激光器与二氧化碳激光器作为激光源；近距离测量则用砷化镓半导体激光器作为激光源。 ◆激光测长
从光学原理可知，单色光的最大可测长度L与光源波长λ和谱线宽度Δλ的关系用普通单色光源测量，最大可测长度78cm。若被测对象超过 78cm，就须分段测量，这将降低测量精度。若用氦氖激光器作光源，则最大可测长度可达几十公里。通常测长范围不超过10m，其测量精度可保证在 0.1μm 以内。 ◆激光干涉测量 激光干涉测量的原理是利用激光的特性－相干性，对相位变化的信息进行处理。由于光是一种高频电磁波，直接观测其相位的变化比较困难，因此使用干涉技术将相位差变换为光强的变化，观测起来就容易的多。通常利用基准反射面的参照光和观测物体反射的观测光产生的干涉，或者是参照光和通过观测物体后相位发生变化的光之间的干涉，就可以非接触地测量被测物体的距离以及物体的大小，形状等，其测量精度达到光的波长量级。因为光的波长非常短，所以测量精度相当高。 ◆激光雷达 激光雷达是用于向空中发射激光束，并对其散射信号光进行分析与处理，以获知空气中的悬浮分子的种类和数量以及距离，利用短脉冲激光，可以按时间序列观测每个脉冲所包含的信息，即可获得对象物质的三维空间分布及其移动速度、方向等方面的信息。如果使用皮秒级的脉冲激光，其空间分辨率可以达到 10cm以下。激光照射在物体上后，会发生散射，按照光子能量是否发生变化，散射分为弹性散射和非弹性散射两种类型。弹性散射又有瑞利散射和米氏散射之分。相对于激光波长而言，散射体的尺寸非常小时，称为瑞利散射；与激光波长相当的散射，称之为米氏散射。瑞利散射强度与照射激光波长的四次方成反比，所以，通过改变波长的测量方式就可以和米氏散射区别开。相应地，非弹性散射也有拉曼散射和布里渊散射两种。拉曼散射是指光遇到原子或分子发生散射时，由于散射体的固有振动以及回转能和能量的交换，致使散射光的频率发生变化的现象。拉曼散射所表现出的特征，因组成物质的分子结构的不同而不同，因此，将接收的散射光谱进行分光，通过光谱分析法可以很容易鉴定分子种类。所以，通过测量散射光，就可以测定空气中是否有乱气流（米氏散射），以及CO、NO等各种大气污染物的种类及数量（拉曼散射）。由此可见，激光雷达技术在解决环境问题方面占据着举足轻重的位置。
分时多站式激光跟踪仪测量系统 课程名称：光机电一体化 院系：机械工程学院 班级：硕3002班 姓名：周强 学号: 3113001060
目录 1 激光跟踪仪系统 (1) 1.1 激光跟踪仪系统的概述 (1) 1.2 激光跟踪仪系统的基本原理 (1) 1.2.1 系统的组成 (2) 1.2.2 激光跟踪仪系统的原理 (3) 2 分时多站式激光跟踪仪测量系统 (7) 2.1 引言 (7) 2.2 基于GPS多边形定位原理 (7) 2.3 分时测量的算法 (9) 2.3.1 激光跟踪仪基站的自标定 (9) 2.3.2 测量点坐标的标定 (10)
1 激光跟踪仪系统 1.1激光跟踪仪系统的概述 激光跟踪测量系统（Laser Tracker System）是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。它集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术，对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点，适合于大尺寸工件配装测量，测量静止目标，跟踪和测量移动目标或它们的组合。SMART310是Leica公司在1990年生产的第一台激光跟踪仪，1993年Leica公司又推出了SMART310的第二代产品，其后，Leica公司还推出了LT/LTD系列的激光跟踪仪，以满足不同的工业生产需要。LTD系列的激光跟踪仪采用了Leica公司专利的绝对测距仪，测量速度快，精度高，配套的软件则在Leica统一的工业测量系统平台Axyz 下进行开发，包括经纬仪测量模块、全站仪测量模块、激光跟踪仪测量模块和数字摄影测量模块等。激光跟踪系统在我国的应用始于1996年，上飞、沈飞集团在我国第一次引进了SMART310激光跟踪系统；2005年上海盾构公司引进了Leica公司的一套LTD600跟踪测量系统，应用于三维管模的检测。 （a）API的激光跟踪仪(b) Leica的激光跟踪仪(c)Faro的激光跟踪仪 图1-1 API等公司生产的激光跟踪仪 1.2激光跟踪仪系统的基本原理 近年来，激光跟踪测量系统的应用领域在不断扩大，很多公司都相继推出了各自品牌的激光跟踪仪，但所有的激光跟踪测量系统基本都是由激光跟踪头（跟踪仪）、控制器、用户计算机、反射器（靶镜）及测量附件等组成的。实验采用的是Leica AT 901 MR激光跟踪测量系统。
激光雷达在军事中的应用 作者 摘要：本文简要介绍激光雷达的特点、激光雷达探测的基本物理原理及其在军事领域的应用现状． 关键词：激光雷达；探测；军事应用 1.引言 激光雷达是现代激光技术与传统雷达技术相结合的产物，它像传统的微波雷达一样，由雷达向目标发射波束，然后接收目标反射回来的信号，并将其与发射信号对比，获得目标的距离、速度以及姿态等参数．但是它又不同于传统的微波雷达，它发射的不是微波束，而是激光束，使激光雷达具有不同于普通微波雷达的特点． 根据激光器的不同，激光雷达可工作在红外光谱、可见光谱和紫外光谱的波段上．相对于工作在米波至毫米波波段的微波雷达而言，激光雷达的工作波长短，是微波雷达的万分之一到千分之一，根据光学仪器的分辨率与波长成反比的原理，利用激光雷达可以获得极高的角分辨率和距离分辨率，通常角分辨率不低于0.1mrad ，距离分辨率可达0.1m , 利用多普勒效应 可以获得10m / s 以内的速度分辨率．这些指标是一般微波雷达难以达到的，因此激光雷达可获得比微波雷达清晰得多的目标图像。 激光束的方向性好、能量集中，在 20km 外，其光束也只有茶杯口大小，因而敌方难以截获，而且激光束的抗电磁干扰能力强，难以受到敌方有源干扰的影响．由于各种地物回波影响，因而在低空存在微波雷达无法探测的盲区．而对于激光雷达，只有被激光照射的目标才能产生反射，不存在低空地物回波的影响，所以激光雷达的低空探测性能好． 激光雷达体积小、重量轻，有的整套激光雷达系统的重量仅几十千克．例如为了适应海军陆战队的需要，美国桑迪亚国家实验室和伯恩斯公司都提出了手持激光雷达的设计方案．相对于重达数吨、乃至数十吨的微波雷达而言，激光雷达的机动性能显然要好得多． 任何事物都是一分为二的，激光雷达也有自身的缺陷．激光光束窄、方向性好，虽然表现出能量集中的优点，但不宜用作战场监视雷达搜索大空域．而且激光的传输受环境影响大，尤其是在雨、雪、雾的天气，激光在传输过程中的衰减更大．当然，激光在大气层外传输时不易衰减，有其得天独厚的优势．经过几十年的努力，科学家们趋利避害，已研制出多种类型的军用激光雷达． 2. 用干战场侦察的激光雷达 众所周知，普通的成像技术（如电视摄像、航空摄影及红外成像等）获得的场景图像都是反映被摄区域辐射强度几何分布的图像，而激光雷达可以通过采集方位角一俯冲角一距离一速度一强度等三维数据，再将这些数据以图像的形式显示出来，从而可产生极高分辨率的辐射强度几何图像、距离图像、速度图像等，因而它提供了普通成像技术所不能提供的信息．例如美国桑迪亚国家实验库研制的一种激光雷达，激光器功率为120MW ，显示屏幕的像素为64 X 64 元，视场内物体的图像可显示在屏幕上，每秒钟更新4 次，并用不同颜色和灰度显示物体的相对距离．这种激光雷达能对运动的装甲车辆产生实时图像，图像分辨率足以识别车辆型号． 美国雷西昂公司研制的ILR100 型砷化稼激光雷达，可安装在高性能飞机和无人机上，当飞机在120m～460m 高空飞行
定位技术方案调研 一、定位方法 目前定位常用的定位方法，从原理上主要分为七种：邻近探测法、质心定位法、多边定位法、三角定位法、极点法、指纹定位法和航位推算法。 1.1 邻近探测法(Proximity Detection) 邻近探测法，又称为CoO(Cell of Origin)法或Cell-ID(Cell Identification)法，通过一些有范围限制的物理信号的接收，从而判断移动设备是否出现在某一个发射点附近。该方法的定位精度取决于发射点的布设密度和信号覆盖范围。该方法虽然只能提供大概的定位信息，但其布设成本低、易于搭建，适合于一些对定位精度要求不高的应用，例如自动识别系统用于公司的员工签到。 1.2质心定位法(Centroid Determination) 质心定位法是根据移动设备可接收信号范围内所有已知的信标(beacon)位置，计算其质心坐标作为移动设备的坐标。相应地，也可以根据接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication, RSSI)设置对应的信标的权重，得到加权质心作为移动设备的坐标。该方法算法易于理解，计算量小，定位精度取决于信标的布设密度。 1.3 多边定位法(Multilateration) 该方法是通过测量待测目标到已知参考点之间的距离，从而确定待测目标的位置。基于多边定位的定位系统可以采用多种距离估计方法，比较常见的距离估计法有基于信号到达时间(Time Of Arrival, TOA)，基于信号到达时间差(Time Difference Of Arrival, TDOA)，基于增强观测时间差(Enhanced Observed Time Difference, E-OTD)，基于往返时间(Round Trip Time, RTT)，基于接收信号强度指示。 1.4 三角定位法(Triangulation) 三角定位法，也可称为到达角测量法(Arrival Of Angle, AOA)。该方法是在获取待测目标相对两个已知参考点的角度后结合两参考点间的距离信息可以确定唯一的三角形，即可确定待测目标的位置。到达角信息，亦即信号到达的角度，可以通过定向天线获取。同时基于摄像头的定位系统也可实现基于AOA的定位。 1.5 极点法（Polar Point Method） 极点法通过测量相对某一已知参考点的距离和角度从而确定待测点的位置。该方法仅需已知一个参考点的位置坐标，因此使用非常方便，已经在大地测量中得到广泛应用，多个待测目标的位置可以仅从一个全站仪的简单建立得到。 1.6 指纹定位法（Fingerprinting） 指纹定位采集的标准量是射频信号，但指纹定位法也可采用声音信号、光信号或其他无线信号实现。指纹定位通常包括两个阶段：第一阶段，离线校准阶段，通过实际采集或计算分析建立指纹地图。具体地，选择场景中的多个位置点采集多个基站发出的信号的强度并加入到指纹数据库中。第二阶段，定位阶段，通过将实际实时接收到的信号于指纹数据库中的信号特征参数进行对比找到最好的匹配参数，其对应的位置坐标即认为是待测目标的位置坐标。指纹定位的优势是几乎不需要参考测量点，定位精度相对较高，但缺点是前期离线建立指纹库的工作量巨大，同时很难自适应于环境变化较大的场景。
第40卷 第7期 激光与红外Vol.40,No.7 2010年7月 LASER & I N FRARE D July,2010 文章编号:100125078(2010)0720685205?综述与评论?空间目标识别中的激光探测技术 黄 涛1,2,胡惠灵3,胡以华1,2,赵楠翔1,2 (1.脉冲功率激光技术国家重点实验室电子工程学院,安徽合肥230037; 2.安徽省电子制约技术重点实验室,安徽合肥230037; 3.合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥230009) 摘 要:空间目标探测与识别技术是空间资源开发、空间安全等方向应用的前提条件,同其他 方式相比,激光探测具有其突出的优势。当前传统的空间监视网是以微波雷达和光学望远镜 为基础,激光探测与之相比具有系统简单、效费比高、能探测空间目标多种特征参数的优点。 介绍了激光探测空间目标中的空间目标轨道确定、几何形状估计、对装配的光学设备检测和对 空间目标的振动识别等几种目标识别技术。最后分析了激光探测在空间目标识别中存在的问 题和发展的方向。 关键词:激光探测;空间目标;识别;逆合成孔径;猫眼效应;振动识别 中图分类号:T N149 文献标识码:A Laser detecti on i n the i denti fi cati on of space t arget HUANG Tao1,2,HU Hui2ling3,HU Yi2hua1,2,Z HAO Nan2xiang1,2 (1.State Key Laborat ory of Pulsed Power Laser Technol ogy Electr onic Engineering I nstitute,Hefei230037,China; 2.Key Laborat ory of Electr onic Restricti on,Anhui Pr ovince,Hefei230037,China; 3.Hefei University of Technol ogy,School of Computer&I nf or mati on,Anhui Pr ovince,Hefei230009,China) Abstract:Space targets detecti on and identificati on is a key technol ogy in s pace app licati ons such as s pace security, attack2warning,debris detecti on ect.Among vari ous detecti on t ools,laser technol ogy has its s pecial advantages under certain conditi on.Ce mpaved with the conventi onal s pace surveillance net w ork which is composed of radar and op tical telescope,laser system can get mone infor mati on about the t orget mean while boasts mone compact size,higher efficien2 cy.The paper intr oduces how t o use laser t o deter m ine the orbit of the s pace target,how t o esti m ate the target′s shape thr ough the return signal,and how t o measure the vibrati on s pectru m of the target.A ls o intr oduced is the devel opment and future of the s pace target detecti on and identificati on by laser. Key words:laser detecti on;s pace target;identifying;inverse synthetic aperture;Cat′s eye effect;vibrati on identifica2 ti on 1 引 言 空间目标主要指各种卫星、空间碎片、空间站、航天飞机,中远程弹道导弹,以及进入地球外层空间的各种宇宙飞行物,如彗星和小行星。空间目标探测系统的任务是对重要空间目标进行精确探测和跟踪,确定可能对航天系统构成威胁的目标的任务、尺寸、形状和轨道参数等重要目标特性;对目标特性数据进行归类和分发。空间目标探测不仅可以帮助确定潜在敌人的空间能力,还可以预测空间物体的轨道,对可能发生的碰撞和对己方空间系统的攻击告警等,具有重要的军事价值[1]。 当前的空间目标探测的主要手段是以各种超远程雷达和大口径光学望远镜组成的空间的监视网对空间目标进行探测和跟踪。这种探测方式虽然能够 基金项目:国家自然科学基金项目(No.60672154)资助。 作者简介:黄 涛(1983-),男,硕士研究生,主要从事激光遥感信息处理方面的研究工作。E2mail:tao_online@https://www.doczj.com/doc/6b15629353.html, 收稿日期:2010203217;修订日期:2010204207
激光雷达点云数据 LiDAR(Light Detection and Ranging)，是激光探测及测距系统的简称，另外也称Laser Radar或LADAR(Laser Detection and Ranging)，由激光雷达进行扫描所获取的数据，即为激光雷达点云数据。 激光雷达是用激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成。发射系统是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器以及光学扩束单元等组成；接收系统采用望远镜和各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等组合。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法按照探测的原理不同可以分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光、多普勒等激光雷达。 激光雷达的特点: 与普通微波雷达相比,激光雷达由于使用的是激光束,工作频率较微波高了许多,因此带来了很多特点,主要有： （1）分辨率高 激光雷达可以获得极高的角度、距离和速度分辨率。通常角分辨率不低于0.1mard也就是说可以分辨3km距离上相距0.3m的两个目标(这是微波雷达无论如何也办不到的),并可同时跟踪多个目标；距离分辨率可达0.lm；速度分辨率能达到10m/s以内。距离和速度分辨率高,意味着可以利用距离——多谱勒成像技术来获得目标的清晰图像。分辨率高,是激光雷达的最显著的优点,其多数应用都是基于此。 （2）隐蔽性好、抗有源干扰能力强 激光直线传播、方向性好、光束非常窄,只有在其传播路径上才能接收到，因此敌方截获非常困难，且激光雷达的发射系统(发射望远镜)口径很小,可接收区域窄，有意发射的激光干扰信号进入接收机的概率极低；另外，与微波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响的情况不同，自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多，因此激光雷达抗有源干扰的能力很强,适于工作在日益复杂和激烈的信息战环境中。
摘要文章介绍了激光探测及测距系统LIDARD的基础知识及该技术在生产中的应用流程。通过与传统航测技术的比较，说明LIDAR技术在航测技术发展中的应用前景。 关键词激光探测及测距系统LIDAR（LIGHT DETECTION AND RANGING）全球卫星定位系统GPS惯性测量系统IMU（Inertial Measuring Units） 1引言 文中所提及LIDAR 技术是目前国内航空测绘业正处于理论研究和生产探索的一项技术。该技术已在美国得到广泛应用，已产生十分可观的经济效益。该技术不但使航测工程周期大为缩短，而且克服了传统航测技术中的几个难点，是一项值得研究和推广的技术。通过与美国EARTHDATE公司的技术交流与合作，对该技术我们已有所体会。本文将对该项技术做一些介绍，以便大家对LIDAR有所认识。 2LIDAR系统的组成及工作原理 LIDAR是LIGHT DETECTION AND RANGING的首字母组合，即激光探测及测距系统，它是采用单个激光脉冲量测从激光源到目标，再回到激光接收器的时间，同时结合飞机上传感器定位、定向数据，精确量测出被测物体（目标）的三维坐标。 2.1 LIDAR数据采集系统的基本组成 ①机载GPS，为飞机提供准确空间定位。 ②惯性导航系统，为激光束提供确切方向。 ③激光发射，接收装置。 ④反射镜，用于将发射的激光束反射到地面。 2.2 LIDAR系统的工作原理 激光发射装置按设置好的时间间隔不断发射激光束，激光束打在反射镜上，通过反射镜的左右摆动，将激光束反射到地面上。激光束碰到物体，将发生反射，此时机载接收装置将记录返回信号，即记录一个相应的数据点。激光束在发生反射时，并非一次全部反射。当激光束经多次反射，接收装置将记录多个相应数据点。飞机沿航线飞行，激光发射、接收装置不断采集、记录地面数据点。完成整个区域的数据采集。若设计测区过大，则可采用多次起飞的方式获得整个测区的数据。 2.3 LIDAR系统采集的数据能提供的基础产品 ①数字高程模型； ②正射影像的生成； ③三维地物矢量识别和提取； ④三维模型 2.4 LIDAR技术产品的可应用领域 ①生成各种比例尺的地形图； ②各类管线网络的建立和线路设计； 1
金属物体探测定位系统 摘要 本文设计了一种基于LDC1000的金属物体探测定位系统。以MSP430单片机作为控制核心，通过自主移动的小车携带LDC1000电感数字转换器，使LDC1000在闭合区域内全覆盖式扫描并搜索金属物体。LDC1000传感器携带的线圈在探测物体产生涡流后，等效电阻Rp可以反映位置的情况，因而可以判定出金属物体位置，并由蜂鸣器、开关电路以及彩色二极管组成的声光报警电路发出警报同时使小车停止运动。所设计的金属物体探测器搜索时间较短，定位准确。 关键词：MSP430F149；LDC1000；金属探测定位
1引言 全球第一台金属探测器诞生于1960年。40多年过去了，金属探测器经历了几代探测技术的变革，从最初的信号模拟技术到连续波技术再到今天所使用的数字脉冲技术，金属探测器简单的磁场切割原理被引入多种科学技术成果。无论是灵敏度、分辨率、探测精确度还是工作性能上都有了质的飞跃。应用领域也随着产品质量的提高延伸到了多个行业。 传统的金属探测器是利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，探测灵敏度低，且整个系统易受外界环境如温度、湿度、电焊等诸因素的干扰，工作期间需要频繁的复位和调校。 本文介绍的基于单片机控制的智能型金属探测定位器，采用TI公司新研发的LDC1000作为传感器，提高检测精度；处理部件则采用MSP430单片机作为检测和控制核心，并利用其内部的定时器和模数转换器实现探测波形幅值的采样量化，通过数字信号处理提高系统的灵敏度和抗干扰能力；硬件则由小车和LDC1000套件组成，可自主探测指定区域内的金属体并发出声光提示，较传统金属探测仪更加智能化，应用前景更加广泛。 2方案设计及论证 2.1总体方案概述 本系统以MSP430单片机作为控制核心，由LDC传感模块、声光报警模块、小车以及电源通过自主移动小车控制LDC1000数字电感转换器的前进、后退和转向使LDC1000在金属框内扇形移动并搜索金属物体。定位金属物体后，由声光报警电路发出警报同时小车停止运动。其中LDC1000数字电感转换器是利用外接线圈与金属物体表面的涡流所产生的感应电磁场与线圈的电磁场相抵消的能量损耗量来间接地计算金属物体与线圈之间的位置关系。
激光无损检测技术 激光全息无损检测是利用激光全息干涉来检测和计量物体表面和内部缺陷的，这种技术的原理是在不使物体受损的条件下，向物体施加一定的载荷，物体在外界载荷作用下会产生变形，这种变形与物体是否含有缺陷直接相关，物体内部的缺陷所对应的物体表面在外力作用下产生了与其周围不相同的微差位移，并且在不同的外界载荷作用下，物体表面变形的程度是不相同的。用激光全息照相的方法来观察和比较这种变形，并记录在不同外界载荷作用下的物体表面的变形情况，进行比较和分析，从而判断物体内部是否存在缺陷，达到评价被检物体质量的目的。 具体做法是对被检测物体加载，使其表面发生微小的位移(微差位移)，物体表面的轮廓就发生变化，此时获得的全息图上的条纹与没有加载时相比发生了移动。成像时除了显示原来物体的全息像外，还产生较为粗大的干涉条纹，由条纹的间距可以算出物体表面的位移的大小。由于物体有一定的形状，所以在同样的力的作用下，物体表面各处所发生的位移并不相同，因而各处所对应的干涉条纹的形状和间距也不相同。当物体内部不含有缺陷时，这种条纹的形状和间距的变化是宏观的、连续的、与物体外形轮廓的变化同步调的。当被检物体内部含有缺陷时，在物体受力的情况下，物体内部的缺陷在外部条件(力)的作用下，就在物体表面上表现出异常，而与内部缺陷相对应的物体表面所发生的位移则与以前不相同，因而所得到的全息图与不含缺陷的物体的不同。在激光照射下进行成像时，所看到的波纹图样在对应与有缺陷的局部区域就会出现不连续的、突然的形状变化和间距变化。根据这些条纹情况，可以分析判断物体的内部是否含有缺陷，以及缺陷的大小和位置。 激光全息无损检测的特点 (1)激光全息无损检测是一种干涉计量技术，其干涉计量的精度与激光波长同数量级，因此，其检测灵敏度甚高，极微小的变形都能检验出来。 (2)用激光作为光源，而激光的相干长度很大，因此，可以检验大尺寸物体，只要激光能够充分照射到的物体表面，都能一次检验完毕。 (3)对被检对象没有特殊要求，可以对任何材料、任意粗糙的表面进行检测。 (4)可借助于干涉条纹的数量和分布状态来确定缺陷的大小、部位和深度，便于对损伤、缺陷进行定量分析。 另外，这种检测方法还具有非接触检测、直观感强、检测结果便于保存等特点。但是，激光全息无损检测技术也并非万能，物体内部缺陷的检测灵敏度，取决于物体内部的缺陷在外力作用下能否造成物体表面的相应变形。如果物体内部的缺陷过深或过于微小，那么，这种检测方法就无能为力了。对于叠层胶接结构来说，检测其脱胶缺陷的灵敏度取决于脱胶面积和深度比值，在近表面的脱胶缺陷面积，即使很小也能够检测出来，而对于埋藏得较深的脱胶缺陷，只有在脱胶面积相当大时才能够被检测出来。另外，激光全息无损检测目前多在暗室中进行，并需要采用严格的隔振措施，因此，不利于现场检测。
1绪论 空间目标主要指各种卫星、空间碎片、空间站、航天飞机, 中远程弹道导弹, 以及进入地球外层空间的各种宇宙飞行物, 如彗星和小行星。空间目标探测系统的任务是对重要空间目标进行精确探测和跟踪, 确定可能对航天系统构成威胁的目标的任务、尺寸、形状和轨道参数等重要目标特性; 对目标特性数据进行归类和分发。空间目标探测不仅可以帮助确定潜在敌人的空间能力, 还可以预测空间物体的轨道, 对可能发生的碰撞和对己方空间系统的攻击告警等, 具有重要的军事价值。 当前的空间目标探测的主要手段是以各种超远程雷达和大口径光学望远镜组成的空间的监视网对空间目标进行探测和跟踪。这种探测方式虽然能够有效地对空间目标实现探测和监视, 但是对空间目标缺乏有效的识别手段, 而且整套系统庞大复杂, 运行成本昂贵。目前的空间监视系统的主要不足表现 在雷达与光学系统必须紧密配合, 否则对空间目标的探测效率将大为降低。若单用雷达探测空间目标, 由于雷达的波束较宽, 分辨率较低, 难以获得空间目标的准确方位以及其形态特征; 单用光学望远镜探测空间目标, 无法获取空间目标的距离、速度信息, 而且对于被动光学观察, 受空间照明环境影响较大。 目前, 在被动光学探测的基础上发展了主动激光照射成像的探测技术。该技术的基本原理是利用激光器照射空间目标, 将目标的全部或关键特征部位照亮, 使其满足接收系统探测要求, 再利用传统被动成像光学系统探测目标。该方法不仅可以提高被观察目标的亮度, 还可以在零照度条件下, 随时在所关心的天区内进行空间目标探测。但该方法仍然有许多缺陷, 主要体现在该方法无法获得目标的距离及速度信息, 虽然通过距离选通可以获得目标的大致距离信息, 但距离分辨率低, 且对于未知距离的目标需要通过多个距离选通门限方能探测到。 有别于上述主动激光照射成像的探测, 激光探测是指向目标发射连续或脉冲的激光波束, 由接收系统接收目标反射的回波, 通过对回波所携带信息的分析, 提取感兴趣的目标特征。相比传统探测方式, 激光探测有许多突出的优点。首先, 激光探测可以独自完成对空间目标的定位及特征识别, 不像现有的观测需要一个庞大复杂的系统支撑, 简化了操作流程, 降低了使用费用; 其次, 由于激光探测特有的性质, 其测量精度较传统测量要高许多, 此外, 通过对激光探测信号的进一步分析, 可以得到更丰富的目标特征, 为有效的图像识别目标提供依据。
激光探测技术概论 电子1002班 LZ 摘要： 激光探测系统的作用是将接受的激光信号变化变成电信号，也就是说将光信息转皇城电信息，并通过不同的信息处理方法来获取不同的信息并实现探测目的，激光探测技术按探测方式分为直接探测和外差探测两种，按探测器的方式分类，可分为单元探测和多元阵列探测，本文即从探测方式的角度，对激光探测技术的原理、应用等四方面进行综合阐述。 关键字：激光探测直接探测外差探测干扰 1.引言 随着光技术的不断发展，激光越来越多的走入科技和生活，其激光探测技术也随着光技术的进步取得了很大的进步。激光探测就是激光信号通过探测器转换成电信号的过程。通常用光电型探测器或光热型探测器探测激光信号。激光探测在激光接收以及激光测距、通信、跟踪、制导、雷达等研究和应用中具有重要的作用。 2. 激光探测技术原理 激光的最初中文名叫做“镭射”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”[1]。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。 激光的产生：原子或分子等微观粒子具有高能级E2和低能级E1，在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程。受激发射跃迁所产生的受激发射光，与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向。一个原子从高能阶降到低能阶时，会放出一个光子，原子在高能阶时受到一个光子的撞击，就会受激而放出另外一个相同的光子，变成两个光子，如果受激放光