Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｓｕｃｈａｓｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ａｐｅｒｔｕｒｅｉｍａｇｉｎｇ，ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｉｍａｇｉｎｇ，ｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇａｎｄｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔｉｍａｇｉｎｇ，ｔｈｅｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｅｎｊｏｙｓａｓｅｒｉｅｓｏｆａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｗｈｉｃｈｇｏｅｓｂｅｙｏｎｄｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｎｃｅｐｔｏｆｉｍａｇｉｎｇａｎｄｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍｉｌｉｔａｒｙｆｉｅｌｄｓｓｕｃｈａｓｒａｄａｒ，ｇｕｉｄａｎｃｅａｎｄｆｕｚｅ．Ｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇＣＯ２ｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ，ＤｉｏｄｅＰｕｍｐｅｄＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＬａｓｅｒ（ＤＰＳＳＬ）ｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｄｉｏｄｅｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
ｉｍａｇｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇ；ｒａｄａｒ；ｇｕｉｄａｎｃｅ；ｆｕｚｅ
０引言
激光成像探测是通过激光束对目标进行照射，目标的反
射回波经光电成像探测器接收，通过信号处理获取目标的反射强度信息、目标至探测器的距离和速度信息，进而获得区别于背景的目标强度图像、距离图像和多普勒（速度）图像［１］。与合成孔径、毫米波、红外、可见光等其他成像探测模式相比，激光成像探测具有显著特点［２］：①抗电磁干扰能力强，且对地物和背景有极强的抑制能力，不像红外和可见光成像那样易受环境温度及阳光变化的影响；②抗隐身能力强，能穿透一定的遮蔽物、伪装和掩体，并可对散射截面很小的目标尤其是红外隐身目标进行有效探测；③具有高的距离、角度和速度分辨率，能同时获得目标的多种图像（如距离像、强度像、距离－角度像等），图像信息量丰富，自动目标识别算法大为简化，目标区分能力突出，易于判别目标类型，特别是目标的易损部位。
基于上述优点，激光成像探测模式突破了传统的成像概念，国外发达国家纷纷开展了激光成像探测技术的研究工作。
１国外激光成像探测系统的发展历史与现状
国外激光成像探测技术主要应用于激光成像雷达、激光成像制导及激光成像引信等军事领域。目前，激光成像探测技术从探测方式上可分为相干探测和直接探测，从扫描方式可分为扫描成像探测和非扫描成像探测，从辐射源的角度可以分为３类：ＣＯ２激光成像探测、二极管泵浦固体激光
（ＤＰＳＳＬ）成像探测和半导体激光成像探测。由于无论是探测方式还是扫描方式的发展变化，均体现在３种不同辐射源的
国外激光成像探测系统的发展现状及其关键技术
摘要
与合成孔径、毫米波、红外、可见光等其他成像探测模式相比，激光成像探测具有一系列独特的特点。它突破了传统的成像概
念，广泛应用于雷达、制导及引信等军事领域。本文重点阐述了近年来国外在ＣＯ２激光成像探测系统、二极管泵浦固体激光成像探测系统和半导体激光成像探测系统的发展历史和现状，讨论了激光成像探测系统所涉及的主要关键技术，进而展望了激光成像探测系统的发展趋势。关键词
成像探测；激光成像；雷达；制导；引信
中图分类号
ＴＮ９５８．９８，ＴＪ７６５．３３２，ＴＪ４３９．２文献标识码Ａ文章编号１０００－７８５７（２００８）０３－００７４－０６
孙志慧，邓甲昊，闫小伟
北京理工大学宇航科学技术学院，北京１０００８１
ＰｒｏｇｒｅｓｓａｎｄＣｕｒｒｅｎｔＳｔａｔｅｏｆｔｈｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＬａｓｅｒＩｍａｇｉｎｇＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍａｎｄＩｔｓＫｅｙＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ
ＳＵＮＺｈｉｈｕｉ，ＤＥＮＧＪｉａｈａｏ，ＹＡＮＸｉａｏｗｅｉ
ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ
收稿日期：２００７－１２－２０
基金项目：国防科技重点实验室基金项目（９１４０Ｃ３６０１１３０８ＢＱ０１）
作者简介：孙志慧，北京市中关村南大街５号北京理工大学宇航科学技术学院，博士研究生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｚｈ８４０７２２＠１６３．ｃｏｍ；邓甲昊（通讯作者），北京市中
关村南大街５号北京理工大学宇航科学技术学院，教授，Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｉｔｄｊｈ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ
综述文章（Ｒｅｖｉｅｗｓ）
发展阶段中，故本文重点以基于激光辐射源的３类探测系统的技术发展为主线进行讨论。
１．１基于ＣＯ２激光器的成像探测系统
ＣＯ２激光器的辐射效率高，大气传输特性好，易于实现相
干探测和三维成像。早期激光成像探测系统大都采用之，系统采用角度－角度－距离（ＡＡＲ），角度－角度－多普勒（ＡＡＤ）等成像方式，信息处理技术已经非常成熟。但ＣＯ２激光器尺寸大、成本高，且ＨｇＣｄＴｅ探测器需要低温制冷，制约了其应用。
国外ＣＯ２激光成像探测系统的研究始于２０世纪７０年代，１９７８年，第一台三维成像外差激光雷达样机问世。２０世纪
８０年代，多功能ＣＯ２激光相干成像雷达迅速发展。美国研制
出多种样机并进行了试验［３］。麻省理工学院研制了用于运动目标探测、跟踪和识别的ＩＲＡＲ红外多功能激光成像雷达，系统采用距离和速度成像方式，成像像素为１２８×６０，成像速率为１５Ｈｚ，最大探测距离达３ｋｍ。美国联合技术研究中心研制了用于战术直升机障碍物／地形回避警戒的ＬＯＴＡＷＳ系统，可探测１．６ｋｍ距离处直径为３．２ｍｍ的电线。通用动力、休斯等公司在ＣＭＡＧ（巡航导弹先进制导）计划资助下，研制了用于ＡＧＭ－１２９空射巡航导弹避障、导航和末制导ＣＯ２激光成像制导雷达，使ＡＧＭ－１２９的制导精度从原来的４０ｍ提高到
３ｍ。英国Ｂａｒｒ＆Ｓｔｒｏｕｄ公司研制了用于动目标指示的多普
勒速度成像激光雷达，视频显示６种颜色和背景，探测距离为１．４ｋｍ，速度分辨率高达０．６５ｋｍ／ｈ。法国Ｓｆｅｎａ公司研制了用于战斗机地形跟踪和地形回避的调频连续波ＣＯ２激光成像雷达。瑞典国家防卫研究所（ＦＯＩ）研制了基于零差探测的ＣＯ２激光成像雷达系统，探测距离达２ｋｍ。苏联、德国、加拿大等国也都开展了ＣＯ２激光成像探测技术的研究工作。
９０年代初，美国通用动力、
休斯、麦道和雷锡恩等公司在ＡＴＬＡＳ（先进技术激光雷达导引头）计划资助下，为ＡＧＭ－１３０
先进巡航导弹研制ＣＯ２激光成像导引头试验样机，并成功进行了飞行试验，获得了高分辨率的伪彩色编码三维距离图像，能很好地满足地形匹配、
地形跟随和避障及末制导要求。１９９７年，美国橡树岭国家实验室在１０．６μｍ相干激光成像雷
达研究中采用３０×３０阵列的ＨｇＣｄＴｅ探测器进行成像，提高
了成像速率［４］。从１９９３年开始，英国和法国合作研究一种小型化机载ＣＯ２激光成像避障雷达ＣＬＡＲＡ。它采用低功率波导ＣＯ２激光器、
外差探测技术，能显示高分辨率伪彩色编码的距离图像，可以识别不同距离处的细小障碍物。需要指出的是，由于气体激光器的体积、成本及抗震性等在武器系统中应用的不利因素，至目前为止，国外已基本停止了ＣＯ２激光成像探测系统的研制工作。
１．２基于二极管泵浦固体激光器的成像探测系统
二极管泵浦固体激光（ＤＰＳＳＬ）成像探测系统，克服了ＣＯ２
激光成像探测系统体积大、价格高的缺点，且探测器无需制冷，是近年来激光成像探测技术的研究热点。它采用高重复频率、高峰值功率的二极管泵浦固体激光器和高灵敏度的
ＡＰＤ／ＰＩＮ探测器，大多采用直接探测方式，可实现高分辨率的
距离和强度成像。
国外二极管泵浦固体激光成像探测系统的研究始于２０世纪８０年代中期，９０年代后期得到迅猛发展。１９８６－２００６年，美国空军研究实验室（ＡＦＲＬ）先后研制了用于子弹药制导、低成本自主攻击系统（ＬＯＣＡＡＳ）、小型灵巧炸弹（ＳＳＢ）、巡航导弹的激光成像导引头［５－７］，它们均采用波长为１．０６μｍ二极管泵浦固体激光器。系统可获得高精度、高分辨率的三维距离像和强度像，可完成自主制导、目标识别和瞄准点选择等功能。其中，ＬＯＣＡＡＳ激光成像导引头最大探测距离可达１０
ｋｍ，距离分辨率为０．１５ｍ，其具有制导／引信一体化（ＧＩＦ）的功
能，不但具有先进的自动目标识别功能，能根据预编程的目标顺序自主攻击目标，还具有瞄准点选择、战斗部模式选择、最佳延时起爆等功能，能实现对目标的最大毁伤效果。图１为ＬＯＣＡＡＳ及激光成像导引头和对坦克所成的距离－强度图像。目前，ＬＯＣＡＡＳ激光成像导引头技术已被移植到巡逻攻击导弹（ＬＡＭ）上。１９９６－２００４年，该实验室致力于激光焦平面阵列成像探测技术的研究［８］，先后研制了响应波长在１．１μｍ以下的３２×３２阵列探测器、响应波长为１．５μｍ的６４×６４阵列探测器和１２８×１２８阵列探测器，且每个像元都集成了距离测量和脉冲峰值测量电路，可进行单脉冲３Ｄ（角度－角度－距离）成像，探测距离达１ｋｍ，距离分辨率可达０．０５ｍ，成像速率为３０Ｈｚ。
图１ＬＯＣＡＡＳ及激光成像导引头（（ａ）、
（ｂ））和对坦克所成的距离－强度图像（（ｃ）、（ｄ））Ｆｉｇ．１ＬＯＣＡＡＳａｎｄｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｓｅｅｋｅｒ（（ａ）、（ｂ））ａｎｄｒａｎｇｅ－ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｍａｇｅｓｏｆｔａｎｋ（（ｃ）、（ｄ））
１９９２年，美国Ｈｅｒｃｕｌｅｓ防御电子公司研制出一台用于制
导和侦察，高分辨率的小型１．３２μｍ固体激光成像雷达样
机［９］，该样机采用光栅扫描距离成像方式，激光器采用连续波激光二极管泵浦Ｑ开关Ｎｄ：ＹＬＦ激光器，探测器采用ＩｎＧａＡｓ
（ａ）
（ｂ）
（ｃ）
（ｄ）
综述文章（Ｒｅｖｉｅｗｓ）
图３拦截导弹的激光成像雷达Ｆｉｇ．３Ｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｒａｄａｒｏｆｉｎｔｅｒｃｅｐｔｏｒ
图４隐藏在树林中的坦克成像处理结果Ｆｉｇ．４Ｐｒｏｃｅｓｓｅｄｉｍａｇｅｓｏｆｔａｎｋｓｕｎｄｅｒｆｏｌｉａｇｅ
图５Ａｂｒａｈａｍ防空火箭弹与拟配用的激光成像引信Ｆｉｇ．５
Ａｂｒａｈａｍａｎｄｉｔｓｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｆｕｚｅ
ＡＰＤ，最大探测距离达２ｋｍ，距离分辨率为０．２５ｍ。
２０００年，英国Ｔｈｏｍｓｏｎ－Ｔｈｏｒｎ导弹电子公司研制了对空
目标的激光成像引信样机［１０］，样机采用三象限三光束扫描方式，可获得目标的距离－角度像，如图２（ａ），２（ｂ）所示。系统采用波长为１．０６μｍ二极管泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ微激光器，探测器采
用ＳｉＡＰＤ。
系统在激光重复频率为１００ｋＨｚ时可达０．２５ｍ的距离分辨率和５°的角分辨率。２００２年，该公司又开展了三维距离成像和目标易损部位识别的技术研究［１１］，所成三维距离像如图２（ｃ），２（ｄ）所示。目前正在进行目标特征提取、自动目标识别和制导引信一体化的技术研究。
图２Ｔｈｏｍｓｏｎ－Ｔｈｏｒｎ导弹电子公司研制的激光成像引信
Ｆｉｇ．２ＬａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｆｕｚｅｏｆＴｈｏｍｓｏｎ－ＴｈｏｒｎＭｉｓｓｉｌｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
（ａ）成像方式（ａ）Ｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄ（ｂ）距离－角度二维图像（ｂ）２Ｄｉｍａｇｅｏｆｒａｎｇｅ－ａｎｇｌｅ（ｃ）三维距离像（ｃ）３Ｄｒａｎｇｅｉｍａｇｅ（ｄ）不同部位编码的距离像
（ｄ）Ｒａｎｇｅｉｍａｇｅｗｉｔｈｃｏｌｏｒｃｏｄｅｄ
２０００－２００３年，美国Ｒａｙｔｈｅｏｎ（雷锡恩）公司开展了新型
高速激光单脉冲３Ｄ成像焦平面阵列探测器的研究工作［１２］，研制了对人眼安全（响应波长为１．４～１．８μｍ）、高性能的１０×１０和６４×４８ＨｇＣｄＴｅＡＰＤ焦平面阵列探测器，采用该探测器的激光成像雷达系统可探测到１．５ｋｍ距离处直径１ｃｍ的电线和４ｋｍ外的卡车。２００７年，又研制了更高性能、基于ＭＢＥ的
２×１２８ＨｇＣｄＴｅＡＰＤ探测器，采用该探测器的激光成像雷达
系统在高塔试验中获得的３Ｄ图像具有极佳的空间和距离分辨率［１３］。从２００２开始，该公司开始为弹道导弹防御组织（ＢＭＤＯ）的下一代拦截导弹研制激光成像雷达［１４］，如图３所示，系统采用距离分辨多普勒成像（ＲＲＤＩ）方式，用于增强陆基中段防御的外大气层拦截器的识别能力。
２００２－２００７年，美国麻省理工学院林肯实验室研制了非
扫描、单脉冲三维成像激光雷达［１５－１６］，用于探测和识别经过伪装或隐藏于树林中的目标，激光器采用被动调Ｑ二极管
泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ固体倍频微片激光器，探测器采用３２×３２像元、基于盖革模式的ＡＰＤ阵列（且每个像元集成了５００
ＭＨｚＣＯＭＳ数字计时电路），系统能达到单脉冲成完整的３Ｄ（角度－角度－距离）图像，成像速率为５～１０ｋＨｚ，距离分
辨率为０．１５ｍ，对隐藏在树林中的坦克目标成像处理结果如图４所示。
近年来，瑞典国家防卫研究所（ＦＯＩ）一直从事二极管泵浦固体激光成像雷达技术的研究工作，在距离选通成像、３Ｄ焦平面阵列成像、目标背景特性、目标识别、系统建模仿真等方面取得了丰厚的研究成果［１７］。
目前，瑞典博福斯（ＳａａｂＢｏｆｏｒｓ）公司正在进行直接探测三维距离成像激光引信的研究工作［１８］，已完成三维距离成像仿真技术的研究，即将进行激光成像引信系统硬件设计和系统工程研究。该激光成像引信将用于１２０Ａｂｒａｈａｍ防空火箭弹，如图５所示，其引信最大探测距离为９０ｍ。
综述文章（Ｒｅｖｉｅｗｓ）
２０世纪８０年代末，美国Ｓａｎｄｉａ国家实验室研制出供低
成本制导用的半导体激光成像导引头，系统采用１２０ｍＷ
ＧａＡｓ半导体激光二极管、４ＭＨｚ调幅体制及距离－强度成像
方式，以４Ｈｚ帧速显示目标距离像和强度像，可完成导向目标、目标识别和分类、瞄准点选择等近程军事任务。１９９３－
１９９７年，又研制出一系列非扫描半导体激光成像雷达［２１］，系
统采用正弦调幅的半导体激光器或半导体激光器阵列，探测器采用ＣＣＤ／ＩＣＣＤ，通过测量相位差测距，距离成像方式，最
大探测距离达１ｋｍ，距离分辨率最高可达０．０１ｍ，适合于反装甲子弹和灵巧炸弹的制导，以及巡航导弹的地形匹配、地形跟踪和避障等应用。１９９８－２００３年，还开展了“闪光式”非扫描半导体激光成像雷达的研制工作［２２］。
２０世纪９０年代初，美国ＳＥＯ公司研制了用于小型弹药
和子弹药的激光成像导引头和引信［２３］，采用两个相隔１８０°的激光收发装置，通过弹的旋转和飞行完成二维扫描，激光器选用波长为９１０ｎｍ的半导体激光器，探测器采用ＳｉＰＩＮ，利
图６试验结果
Ｆｉｇ．６Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ
（ａ）处理后的三维距离像（ａ）３Ｄｒａｎｇｅｉｍａｇｅｖｉａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
（ｂ）处理后的强度像
（ｂ）Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｍａｇｅｖｉａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
（ｃ）实时距离和强度像显示
（ｃ）Ｒｅａｌｔｉｍｅｄｉｓｐｌａｙｏｆｒａｎｇｅａｎｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｍａｇｅｓ
图７激光成像导引头和引信的成像扫描方式示意
Ｆｉｇ．７Ｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｓｅｅｋｅｒａｎｄｆｕｚｅ
综述文章（Ｒｅｖｉｅｗｓ）
１．３基于半导体激光器的成像探测系统
半导体激光成像探测系统具有体积小、重量轻、成本低、寿命长、可靠性高和功耗低等优点，它采用半导体激光器或半导体激光器阵列，探测器采用ＡＰＤ／ＰＩＮ或ＡＰＤ阵列，大多采用直接探测方式，具有测距和目标三维轮廓成像功能。
国外半导体激光成像探测系统的研制始于２０世纪８０年代中期，当时主要研究基于二维扫描的激光成像探测系统，从９０年代初，国外开始研制新一代非扫描半导体激光成像探测系统。
从１９８５年到１９９０年，美国空军研究实验室开展了旨在探讨半导体激光成像雷达用于武器自主制导传感器可行性的一系列计划和研究活动［１９］，并委托ＳＥＯ公司研制样机。该计划第一阶段研制了一套二极管激光测距机和一套扫描系
统，采用脉冲回波时间测距并测量反射率，系统最大探测距离为２００ｍ，距离分辨率为０．１ｍ，并与图像数据显示和记录硬件集成起来，在高塔上成功完成了装甲目标／车辆的图像数据采集，经处理后可得到三维伪彩色距离图像和强度图像，如图６（ａ），６（ｂ）所示。第二阶段采用了２４阵列半导体激光器和２４阵列ＡＰＤ探测器，靠旋转棱镜实现扫描成像，采用距离和强度成像方式，最大探测距离可达５００ｍ，成像速率为３０
Ｈｚ，该系统能实时显示伪彩色距离图像和强度像，并采用三
维轮廓目标识别和分类算法实现了目标识别及瞄准点选择，如图６（ｃ）所示。２００６年，该实验室资助Ａｅｒｉｕｓ光电公司开始研制低成本、窄脉宽、高峰值功率的垂直腔表面发射半导体激光器（ＶＣＳＥＬｓ），将用于下一代智能弹药的激光成像探测系统［２０］。
用回波脉冲测距、三维距离成像方式，成像扫描方式如图７所示。１９９５年，又研制了一种新颖的非扫描激光成像雷达系统［２４］，通过空间／时间／波长／多像素技术降低总通道数，系统采用３个波长不同的激光器，用８×８的ＡＰＤ阵列实现１９２像元的线阵距离成像单元，采用脉冲回波时间测距，时幅转换（ＴＡＣ）原理计时，用ＣＣＤ阵列作时间计量单元，可获得１９２像素×１９２像素的距离图像，成像速率为３７０Ｈｚ。
美国陆军研究实验室（ＡＲＬ）近１０余年来一直致力于研究基于ＦＭ／ＣＷ（连续波调频）原理的半导体激光成像雷达，采用线性调频连续波ＦＭ／ＣＷ半导体激光器和混频探测器。１９９５年，研制出一种低成本、近距离的半导体激光成像雷达样机［２５］，系统采用半导体激光器和ＡＰＤ探测器，通过二维扫描可获得８０像素×８０像素的距离图像，最大探测距离为１２８ｍ，距离分辨率为０．２５ｍ，适于子弹药目标捕获、引信等应用。２０００年，又开发了一种非扫描线阵成像半导体激光雷达样机［２６］，系统采用半导体激光器和３２线阵混频ＭＳＭ探测器，采用３Ｄ距离成像或４Ｄ（强度－ｘ－ｙ－ｚ）成像方式，成像速率为５０Ｈｚ，最大探测距离达２００ｍ，距离分辨率为０．２５ｍ，适用于智能子弹药制导和低空飞行无人机监视。２００４年，研制出３２×３２焦平面阵列激光成像雷达样机和响应波长为１．５５μｍ的ＩｎＧａＡｓＭＳＭ混频探测器［２７］，拓宽了凝视式激光成像的应用领域。
２激光成像探测系统的关键技术
激光成像探测系统涉及以下４个关键技术，即高功率高波束质量的辐射源技术；高灵敏度探测技术与器件；目标参量精确测量与实时成像技术和高速图像处理与实时目标识别技术。
２．１高功率高波束质量的辐射源技术
为达到较远的探测距离，辐射源需具备高的发射功率和高的波束质量，因此要求激光器具有高的峰值功率，并需对输出光进行光束整形，一般需将高斯强度分布的光束整形为平顶强度分布的光束。对于ＣＯ２激光成像探测系统，由于其主要采用相干探测技术，还要求其激光器具有高的频率稳定性。对于二极管泵浦固体激光成像探测系统，要求其激光器具有高峰值功率、高脉冲重复频率和窄脉冲宽度，最近微片固体激光器的研制成功，为对体积要求严格的激光成像制导和激光成像引信提供理想激光辐射源创造了前提。对于半导体激光成像探测系统，要求其激光器具有高功率和窄波束，这不仅需要大功率的激光二极管或半导体激光器阵列，而且需要采用微型光学系统来实现光束准直。
２．２高灵敏度探测技术与器件
对于激光成像探测系统接收机而言，其灵敏度取决于所采用的探测技术和探测器件的灵敏度。对激光回波信号的探测分为相干探测和直接探测。相干探测是将激光回波信号和某一参考信号混频后，再经探测器接收。直接探测是将接收的激光能量聚焦到光敏元件上，产生与入射功率成正比的电压或电流。从理论上，相干探测技术优于直接探测技术，但在实际应用中，还要考虑应用背景、技术难度、复杂性、可靠性、体积、质量和成本等因素。ＣＯ２激光成像探测系统主要采用相干探测技术，采用ＨｇＣｄＴｅ单元或阵列探测器，因此提高相干探测的效率和开发ＨｇＣｄＴｅ阵列探测器件是目前ＣＯ２激光成像探测的关键技术。对于二极管泵浦固体激光和半导体激光成像探测系统，大多采用直接探测技术，采用ＡＰＤ／ＰＩＮ单元探测器或ＣＣＤ面阵探测器或ＡＰＤ阵列探测器，因此开发高灵敏度和工作在人眼安全激光波段的阵列探测器是其技术关键。
２．３目标参量精确测量与实时成像技术
目标参量精确测量与实时成像技术是激光成像探测系统的关键所在。能否精确测量目标的距离、速度和强度等参量信息，直接影响到成像的分辨率及图像的可用性。而能否达到实时成像，影响到后续图像处理、目标识别及分类的开展，直接关系到激光成像探测系统的实时性。要实现对目标参量的精确测量，有多种测量原理可供选择，比如对距离的测量，就有三角测距、脉冲测距、相位测距和ＦＭ／ＣＷ测距等多种手段。对于某一种测量原理，又有多种实现方法，如脉冲测距原理中对回波时间的测量，就有高速计数法、基于时数转换（ＴＤＣ）芯片的测量法、基于模拟技术的时幅转换（ＴＡＣ）法和基于数字信号处理的时延估计等方法。在实际应用中，要综合考虑每种测量原理及实现方法的精度、实时性以及技术复杂性等多种因素。此外，为达到实时成像，可采取提高扫描速率、采用高速信号处理手段或采用阵列探测等技术措施。在获取到目标各点参量数据后，还需采取如坐标变换、畸变校正、数据编码等技术手段，将各点的参量数据转换为图像格式的数据，以提高准确性。
２．４高速图像处理与实时目标识别技术
高速图像处理与实时目标识别技术是激光成像探测系统完成目标发现及跟踪、目标分类及识别、瞄准点选择和作战效果评估等功能的关键技术。图像处理一般包括图像预处理（数据平滑、轮廓加强和畸变校正等）、图像分割和图像特征提取等过程。对于实时性要求严格的激光成像探测系统，需综合考虑算法的效果和实时性，一般选择方法成熟和便于硬件实时实现的算法。目前，基于数学形态学、小波变换等图像处理算法并采用高速并行的ＤＳＰ和ＦＰＧＡ芯片实现是研究的热点。目标图像识别方法主要有图像相关法、模式识别法和神经网络法。图像相关识别是将目标图像和参考图像进行相关处理，根据相关值大小作为识别目标的依据，根据实现方法又可分为数字相关匹配、光学相关匹配和光电混合相关。模式识别法是基于目标特征矢量的识别方法，其关键是目标特征提取和特征选择，进一步可分为聚类分析法、距离分析法和贝叶斯法等。神经网络法是利用可调节的线性网络互连的，分层或多层非线性单元列阵完成识别任务。目前，基于数字相关匹配、光电混合相关的目标图像识别方法具有广阔的发展前景，特别是在满足实时目标识别方面具有明显优势。
综述文章（Ｒｅｖｉｅｗｓ）
３研究展望
鉴于国外激光成像探测的发展状况，通过资料调研与分析总结，激光成像探测系统正在向远距离、高分辨、高可靠性和高实时性等方向发展，具体体现如下。
１）新体制、
新成像原理方面，如基于光学相控阵电扫描成像和合成孔径成像的激光成像探测系统正在研究，如取得突破，将会大大提高系统的探测距离和分辨率。
２）非扫描（凝视）成像方面，如基于ＡＰＤ焦平面阵列、ＩＣＣＤ和条纹管的非扫描成像探测系统已经取得进展，具有高
帧频、宽视场、体积小和可靠性高等优点。且有的ＡＰＤ焦平面阵列探测器每个像元都集成了处理电路，大大提高了系统的实时性。
３）针对人眼安全波段方向方面，如基于１．５μｍ的激光
成像探测系统国外正在大力研制，将会大大降低对人眼的伤害，以益于士兵训练和操作。
４）器件及系统小型化方面，如近年来微片固体激光器和
大功率半导体激光器的研制成功，以及微型光学系统，特别是ＭＯＥＭＳ（微光机电系统）的发展，将会大大降低系统的体积、重量和成本，提高系统的可靠性。
４结论
激光成像探测具有较高的距离、角度和速度分辨率，突破了传统的成像概念，能同时获得目标的强度像、距离像等多种图像，图像信息量丰富，具有目标区分能力突出的优点，此外还具有抗电磁干扰和抗隐身能力强的特点，被公认为目前最具潜力的复杂背景下的目标探测模式，很适于激光成像雷达、制导及引信等武器系统的应用。近年来，国外军事强国如美、英、法和瑞典等国，非常重视激光成像探测技术的研究，已研制出多种激光成像探测系统原理样机，许多已装备部队。激光成像探测系统，涉及激光技术、光电探测技术、光束扫描与控制技术、图像处理技术、自动目标识别技术、高速信息处理技术等多学科，目前该领域正向着远距离、高分辨、高可靠性和高实时性方向发展。目前国内尚有多项关键技术尚未突破，不过可以肯定，在不久的将来，激光成像探测系统会在军民两大领域扮演越来越重要的角色。
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（责任编辑赵佳）
综述文章（Ｒｅｖｉｅｗｓ）