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水下目标搜索与识别技术水下目标搜索与识别系统一样分为光视觉系统和声视觉系统，当距离物体十米之内，一样采纳光视觉系统，当距离物体大于十米以上时那么用声视觉系统。
当前流行的趋势是采纳激光的方式来进行目标搜索与识别。
一．光视觉系统传统的光视觉系统包括水下摄像机、照明等设备用来知足获取光学图像和视频信息等大体的要求。
而此刻的光视觉系统不仅要求知足上述要求，还要求具有对图像和视频信息进行处置、特点提取和分类识别的功能。
总之，只能水下机械人中光视觉系统的使命是：快速、准确德获取水下目标的相关信息，并对信息进行实时处置，将处置结果反馈给运算机，从而指导机械人进行正确的作业。
1.光视觉系统框架水下光视觉系统要紧分为三大块：(1)底层模块:图像搜集系统，包括专用水下CCD感光摄像头和图像搜集卡，这部份属于硬件部份；(2)中层模块：图像处置，包括图像预处置、图像分割、特点提取、依照目标模型进行学习，形成知识库和逻辑推理机制，取得单幅图像的初步明白得和评判。
(3)高层模块：分类是水下目标识别最为核心的技术，也是最终实现部份。
硬件组成光视觉系统硬件包括光视觉运算机、水下CCD摄像头、云台和辅助照明灯。
光视觉运算机完成视觉建模、高层视觉信息处置和明白得、与机械人主控运算机的网络通信，实时监控系统每一个时刻节拍的运行状态与处置参数。
软件体系水下光视觉系统的软件体系涵盖了两个部份：中层模块和高层模块。
中层模块要紧负责图像处置工作(图像处置一样包括图像预处置、图像分割和特点提取三方面)。
高层模块是水下目标识别系统的最终实现部份，一样采纳的是神经网络识别算法进行识别分类。
二．声视觉系统理想的声视觉系统作为智能水下机械人的传感设备，应该具有灵敏度高、空间分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强、自主调剂和全天候作业等特点，能适合探测弱目标和辨别多目标的需要。
同时它能在比较复杂的人为干扰和自然干扰下，实现对目标的自动识别和跟踪选择。
声视觉系统最终要完成的任务是目标的自动定位、分类识别和对运动目标实现跟踪，而完成这一任务的核心和前提条件是拥有一台高分辨率水声探测设备。
SBR系统的优缺点当传感器要完成探测太空、海洋和空中目标任务及完成导弹防御任务时，可考虑使用SBR。
与陆基雷达相比，这些部署在太空的雷达具有以下优点：（1）空间和时间覆盖范围仅受选定的轨道和卫星的数目限制。
如图22.9和图22.10所示。
大范围的连续观测是可以实现的[28]。
图22.9标明了从圆形极地轨道上提供连续覆盖整个地球表面所需要的轨道平面数量和卫星数量。
可以看出，当卫星的高度大于6 000n mile时，需要在两个轨道平面上使用6颗卫星，在卫星探测范围内没有天底孔。
图22.10说明了在赤道轨道的特殊情况下，实现连续覆盖所需要求卫星的数量。
这种情形仅限于扩展到图中所指定纬度的宽条形区，可看出：当卫星的高度大于6 000n mile时，4颗卫星能够覆盖一条60 宽的条形区。
时间上的覆盖范围如图22.11所示。
图中给出了目标被跟踪以后从太空卫星观测地面目标的最大时间[28]，可以看出，当轨道高度为6 000n mile时，一个地面目标能被观测的时间超过7 000s。
图22.9 极地轨道的全球覆盖[28]图22.10 赤道轨道的带状覆盖图[28]（2）使用电子扫瞄天线的SBR是可以完成多种任务的。
例如，一个雷达卫星系统能：第22章天基雷达（SBR）系统和技术·838·①搜索一个扇区，完全覆盖美国本土周围的防御区域，探测距海岸一定距离的轰炸机；②搜索一个覆盖极地的扇区以便在弹道导弹早期预警系统（BMEWS）发现之前发现洲际弹道导弹（ICBM）；③监视任何国外潜在的太空发射场地；④完成海洋地区的监视；⑤搜索一个海基弹道导弹（SLBM）防御区域；⑥探测可能对美国同步卫星构成威胁的太空目标。
任务的数量仅受限于重量和可用的主电源，但当采用航天飞机作为发射装置时，这些限制都能克服。
因此惟独技术和成本才是真正的限制。
（3）大气传播影响可以通过适当选择工作频率和有利的几何关系使之最小化。
（4）如果数据经中继卫星获得，就不需要海外工作站。
光电成像原理与技术答案【篇一：光电成像原理与技术总复习】t>一、重要术语光电成像技术、像管、变像管、像增强器、摄像管（器）、明适（响）应、暗适（响）应、人眼的绝对视觉阈、人眼的阈值对比度、人眼的光谱灵敏度（光谱光视效率）、人眼的分辨率、图像的信噪比、凝视、凝视中心、瞥见时间、瞥见孔径、辐射度量、辐射功率、辐射强度、辐亮度、辐照度、辐射出照度、光度量、光能、光能密度、光通量、光亮度、光出射度，照度，发光强度，光亮度；坎（凯）德拉、流明、勒克司、视见函数、朗伯辐射体、气溶胶粒子、云、雾、霾、霭、大气消光、大气散射、大气吸收、大气能见度（能见距离）、大气透明度、电子透镜、光电子图像、亮度增益、等效背景照度、畸变、像管分辨力（率）、正（负）电子亲（素）和势、负电子亲和势、光电发射的极限、电流密度、mcp的饱和电流密度、荧光、磷光、表面态、微光夜视仪、照明系统的光强分布、成像系统的极限分辨力、选通技术、靶、惰性（上升惰性、衰减惰性）、摄像管的分辨力、动态范围、靶网、居里温度、热释电靶的单畴化、ccd的开启电压、ccd的转移效率、界面态“胖0”工作模式、光注入、电注入。
二、几个重要的效应1. 光电转换效应（内/外）2. 热释电能转换效率（应）3. 三环效应4. mcp的电阻效应/充电效应三、几个重要定律1. 朗伯余弦2. 基尔霍夫3. 黑体辐射（共4个）4. 波盖尔15. 斯托列托夫6. 爱因斯坦四、重要结构及其工作原理、特点1. 直视型光电成像器件的基本结构、工作原理2. 非直视型（电视型）光电成像器件的基本结构、工作原理3. 人眼的结构及其图像形成过程4. 大气层的基本构成、结构特点5. 像管的结构及其成像的物理过程6. 光阴极实现辐射图像光电转换的物理过程（光电发射过程）7. 电子光学系统的基本结构及其成像过程8. 荧光屏的结构及其发光过程9. 光谱纤维面板的结构及其成像原理10. 微通道板（mcp的结构及其电子图像的倍增原理）11. 主动红外成像系统结构及其成像过程12. 夜视成像系统结构及其成像过程13. 摄像管的结构及其工作原理14. 光电导摄像管的结构及其工作原理15. 热释电摄像管的结构及其工作原理16. 电子枪的结构及其工作原理17. mos电容器的结构及其电荷存储原理、18. ccd的结构及其电荷传输原理19. 埋沟ccd（bccd）的结构及其工作原理220. 线阵ccd的结构及其成像原理五、关键器件、系统的性能参数1. 表征光电成像器件的性能参数2. 大气辐射传输过程中，影响光电成像系统的因素3. 表征像管的性能参数4. 表征mcp的性能参数5. 微光成像系统的性能影响因素6. 摄像管的主要性能参数7. 热释电靶的主要性能参数8. 表征ccd的物理性能参数六、其他1. 辐射源的辐射能量所集中的波段2. mcp的自饱和特性3. 像管的直流高压电源的要求4. 受激辐射可见光的条件5. 计算第三章、第四章题型及分值分布：1. 术语解释（15分）2. 选择题（20分）3. 简述题（35分）4. 计算题（30分）各章习题：3第一章（29页）：4、5、6、7第二章（53页）：6、9第三章（84页）：2、3、8、9、13、14第四章（106页）：1、6第五章（209页）：1、3、4、8、10第六章（244页）：1、3、5、24、26第七章（295页）：1、2、5、6、7、10、12、16、18第八章（366页）：1、2、4、6、7整理by:??/???4【篇二：《光电成像原理与技术》教学大纲】英文名称：principle and technology of photoelectric imaging学分：3.5 学时：56(理论学时：56)先修课程：半导体物理、电动力学、应用光学、物理光学一、目的与任务本课程为电子科学与技术专业（光电子方向）的专业教育必修课程。
边境对抗雷达发展现状研究作者：覃金海来源：《魅力中国》2018年第22期摘要：我国陆地边境线有约60%是丛林环境，作战双方进行对抗时一般利用丛林条件对自身进行隐蔽，目前针对边境对抗的侦察装备正从传统的光电设备向雷达装备转变，这就使得研究边境对抗雷达的应用与发展显得十分重要。
雷达相对于其他侦察途径如红外线、测距机等光学设备和声测装备，它的优势包括能够全天时、全天候工作，以及探测回波中包含较多信息，还具有穿透丛林和房屋对目标进行探测的能力。
本文基于两种主要的雷达类型，对其发展现状进行了总结研究。
关键词：边境；雷达；对抗；研究边境对抗雷达的是指用于边境军事行动中获取战场上多种军事情报资料，监视战场态势的各种雷达装备和系统。
主要任务是探测边境环境固定目标和活动目标并测定目标的方位、距离、运动轨迹及运动速度等目标参数，是边境对抗侦察的主要装备。
国外已经于十年前完成了用于边境单兵作战和编组作战的相关装备研究，实现了对丛林遮蔽目标、房屋隐蔽目标的探测等功能，并最早于2006年研制成功了主要用于边境穿墙探测的军用设备样机，可以实现机载雷达探测、单兵手持接收装备接收信息并进行行动。
使用了边境对抗雷达后，可以说国外的边境对抗能力有了很大程度的提高。
其主要装备通常分为成像雷达和运动目标指示雷达。
一、成像雷达方面较具有代表性的有美国林肯实验室牵头研制用于SAR图像目标识别的SAIP （Semi-Automated Image Intelligence Processin）系统于1997年正式发布，研究的主要目标是利用计算机辅助的SAR图像翻译系统，可以实现在边境的丛林叶簇中提取目标信息；近年来出现部分双/多基地SAR成像系统，较为典型的有由无人机、地面站（或是车载平台）和单兵便携式手持设备组成的Visibuilding系统，其主要设计公司CyTerra已经在2006年进行了单兵手持机设备的测试，实现了战场装备的便携和轻型化。
第一章绪论1．目标探测与识别：对固定或移动目标的非接触测量，测量的信号中包含距离、位置、方位角或高度信息等，这种测量的装置可以使固定，也可以是运动的，而测量到的信号经过特殊的识别方法能正确地给出相关的信息。
2．高新技术弹药：在弹药上采用了末端敏感技术、末端制导技术、弹道修正技术等，此类弹药都具有一定的目标探测功能。
3．“三打”：打武装直升机、打巡航导弹、打隐形机。
4．“三防”：防侦查、防电子干扰、防精确打击。
5．智能导弹工作原理：智能雷弹由声传感器探测1000m左右直升机螺旋桨产生的噪声，一旦分析出这种信号，雷弹锁定其频率，当信号或噪声增加到一定水平时，第二个探测系统开始工作，它能探测到直升机的接近距离或敏感到直升机主螺旋桨下降气流产生的大气压力变化，一旦达到预定的距离或压力变化时，雷弹可被弹射到一定的高度爆炸，毁伤直升机。
6．水下反鱼雷三种三种方式：声纳、磁探测技术、两者的复合技术。
7．灵巧化的精确制导的两项关键的核心技术：1)高分辨率、高灵敏度的毫米波或红外探测敏感技术；2)智能化信息技术处理与识别技术。
第二章目标特性1．坦克的主要特性与特征：红外辐射特征、声传播特征、行驶过程中产生的地面震动特征。
2．大气窗口：在某些波长范围内，其辐射能较好地通过，几乎一切与大气有关的光学设备都只能去适应这些窗口。
3．喷气式飞机的4种红外辐射源：作为发动机燃烧室的热金属空腔、排出的热燃气、飞机壳体表面的自身辐射、飞机表面反射的环境辐射。
4．蒙皮辐射在8～14μm波段内占有极重要的地位的3个原因：1)蒙皮辐射的峰值波长约为10μm，正好处在8～14μm波段范围内；2)此波段的宽度较宽；3)飞机蒙皮的面积非常大，它的辐射面积比喷口面积大许多倍。
第三章声探测技术1.声压：声音为纵波，其传播引起空气的疏密变化，从而引起气压的变化，该压力与大气压的差值即为声压。
2.声强：垂直于传播方向的单位面积上声波所传递的能量随时间的平均变化率，也就是单位面积上输送的平均功率。
光电成像原理及技术课后题答案第⼀章5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点？在光电成像系统性能评价⽅⾯通常从哪⼏⽅⾯考虑？答：a、两者都有光学元件并且其⽬的都是成像。
⽽区别是光电成像系统中多了光电装换器。
b、灵敏度的限制，夜间⽆照明时⼈的视觉能⼒很差；分辨⼒的限制，没有⾜够的视⾓和对⽐度就难以辨认；时间上的限制，变化过去的影像⽆法存留在视觉上；空间上的限制，隔开的空间⼈眼将⽆法观察；光谱上的限制，⼈眼只对电磁波谱中很窄的可见光区感兴趣。
6．反映光电成像系统光电转换能⼒的参数有哪些？表达形式有哪些？答：转换系数：输⼊物理量与输出物理量之间的依从关系。
在直视型光电成像器件⽤于增强可见光图像时，被定义为电镀增益G1，光电灵敏度：或者：8.怎样评价光电成像系统的光学性能？有哪些⽅法和描述⽅式？答，利⽤分辨⼒和光学传递函数来描述。
分辨⼒是以⼈眼作为接收器所判定的极限分辨⼒。
通常⽤光电成像系统在⼀定距离内能够分辨的等宽⿊⽩条纹来表⽰。
光学传递函数：输出图像频谱与输⼊图像频谱之⽐的函数。
对于具有线性及时间、空间不变性成像条件的光电成像过程，完全可以⽤光学传递函数来定量描述其成像特性。
第⼆章6.影响光电成像系统分辨景物细节的主要因素有哪些？答：景物细节的辐射亮度（或单位⾯积的辐射强度）；景物细节对光电成像系统接受孔径的张⾓；景物细节与背景之间的辐射对⽐度。
第三章13.根据物体的辐射发射率可见物体分为哪⼏种类型？答：根据辐射发射率的不同⼀般将辐射体分为三类：⿊体，=1；灰体，<1,与波长⽆关；选择体，<1且随波长和温度⽽变化。
14.试简述⿊体辐射的⼏个定律，并讨论其物理意义。
答：普朗克公式：普朗克公式描述了⿊体辐射的光谱分布规律，是⿊体理论的基础。
斯蒂芬-波尔滋蔓公式：表明⿊体在单位⾯积上单位时间内辐射的总能量与⿊体温度T的四次⽅成正⽐。
维恩位移定律：他表⽰当⿊体的温度升⾼时，其光谱辐射的峰值波长向短波⽅向移动。
第一章1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
解：因为ΩΦd d ee I =， 且 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-===Ω⎰22000212cos 12sin c R R l l d d rdSd c πθπϕθθ 所以⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π2. 如图所示，设小面源的面积为∆A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为θs ；被照面的面积为∆A c ，到面源∆A s 的距离为l 0。
若θc 为辐射在被照面∆A c 的入射角，试计算小面源在∆A c 上产生的辐射照度。
解：亮度定义:r r ee A dI L θ∆cos =强度定义:ΩΦ=d d I ee可得辐射通量：Ω∆=Φd A L d s s e e θcos在给定方向上立体角为：20cos l A d c c θ∆=Ω则在小面源在∆A c 上辐射照度为：20cos cos l A L dA d E cs s e e e θθ∆=Φ=3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。
答：由θcos dA d d L e ΩΦ=得θcos dA d L d e Ω=Φ，且()22cos rl A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d rlrdrl L E πθπ=+=⎰⎰∞20022224. 霓虹灯发的光是热辐射吗？第1.1题图第1.2题图不是热辐射。
霓虹灯发的光是电致发光，在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，当两极间的电压增加到一定数值时，气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子受到激发。
当它由激发状态回复到正常状态会发光，这一过程称为电致发光过程。
雷达电子对抗技术及其应用研究2摘要：我国科技水平的持续提升不仅在很大程度上重新塑造了人们的生活习惯，而且也为各个行业带来了前所未有的发展机会。
随着时代的进步和经济建设进程的加快，国家对国防安全的要求越来越高，而雷达作为重要的军事信息传输设备，其地位愈发凸显。
在此过程中，雷达的电子对抗技术经历了显著的进步，并利用信息技术的强大优势，促进了我国雷达对抗装备的持续发展。
为了更好地发挥出雷达电子战装备的作用和价值，必须要对该系统进行合理有效的分析和研究，明确其主要功能及性能特征。
在实际应用中，根据装备的具体战技指标和实际需求，结合工程的实际能力，使设计的相关方案变得更加优化和具体化。
这样，在大量的实践和试验活动的基础上，可以逐步实现最佳的效果。
关键词：雷达；电子对抗；应用研究前言电子对抗在多种战争场景中起到了显著的角色，并随着时间的推移，赢得了全球各国的普遍关注。
在信息化条件下，电子对抗已经成为现代作战体系中必不可少的组成部分，并与之形成相辅相成的关系。
到目前为止，科学和技术的进步速度非常快，电子战的内容也变得更加丰富，其涉及的范围已经超越了仅仅是军事对抗。
其中，雷达探测预警就是一种十分有效且具有代表性的电子防护措施，对于提高部队作战能力有着极为重要的意义。
在当前情境下，雷达被视为最关键的侦测工具，它在导弹侦测预警、反恐救援以及海上和空中的搜索监控等多个方面都得到了广泛应用。
雷达电子对抗技术已逐渐成为未来军事对抗的关键工具，我国在未来的发展过程中仍需加强对电子对抗技术的研究，以进一步提升我国的国防能力。
1雷达电子对抗技术的主要内容1.1 电子对抗的主要内容雷达电子对抗技术已广泛应用于现代战争的多个领域，它在战术上能够对敌方的电子设备产生干扰，从而影响敌方在战时获取信息的能力，使其在现代电子战中占据有利位置。
其中，电子对抗是以电磁频谱和电磁波为手段，通过各种技术手段来保护自己不受敌人攻击。
在电子对抗技术的应用中，主要涵盖了雷达对抗、通信对抗和光电对抗等多个方面，包括但不限于涉水、陆、空和天的全方位、全天候的对抗。
利用CCD实现“猫眼”目标探测的实验研究周斌;刘秉琦;张瑜;武东生【摘要】利用CCD作为探测接收装置的激光主动探测系统,其突出优势是可以获得直观的“猫眼”目标视觉效果.通过“猫眼”目标与漫反射目标的回波功率比模型,讨论了激光主动探测的“猫眼”效应原理.对基于CCD的激光主动探测系统的关键硬件组成以及系统工作波长的匹配问题进行了分析,在外场300 m及2 500m 距离上进行了典型“猫眼”目标的探测实验.实验结果表明,在一定探测距离上,该激光主动探测系统可将典型“猫眼”目标从背景中清晰检出,从而验证了该激光主动探测系统的有效性.%The most distinguished advantage of an active laser detection system based on CCD detection device is the capability of acquiring the straightforward vision of "cat-eye" targets. The active laser detection theory based on "cat-eye" effect was discussed according to the model for echo power ratio of "cat-eye" target and diffuse reflection target. The key components of this detection system were described and the wavelength matching problem of CCD device and laser source was analyzed. The detection experiments were made by using typical "cat-eye" target at different distances, such as 300 m and 2 500 m. The experimental result shows that the "cat-eye" target can be easily found from background at a certain detection distance, so the validity of the active laser detection system is proved.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2011(038)011【总页数】5页(P35-39)【关键词】激光主动探测;“猫眼”效应;CCD;目标识别【作者】周斌;刘秉琦;张瑜;武东生【作者单位】军械工程学院光学与电子工程系,石家庄050003;中国人民解放军71192部队,山东文登264400;军械工程学院光学与电子工程系,石家庄050003;军械工程学院光学与电子工程系,石家庄050003;军械工程学院光学与电子工程系,石家庄050003;北京理工大学光电工程系,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TN249包括光学观瞄系统、光电侦察系统、光电跟踪系统、光电搜索系统、光电火控系统以及光电测距系统在内的绝大多数军用光电装备，其所用光学镜头的焦平面处都安装有反射或半反射元件(探测器或分划板)，在受到激光束照射时能产生原路返回的准直反射光，反射光通常比漫反射目标的回波强 102～104倍，这种特性俗称“猫眼”效应[1-3]。
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其水平视场角有130︒。
垂直视场角有32︒，25︒两种选择，测距精度可以达到+/-2cm ，低反射率目标探测距离达到200m 。
产品参数 Email:***************** Phone: 86-755-23242821基本概况混合固态160线车规级激光雷达，采用模块化的发射和接收技术，实现160线扫描。
其水平视场角有130︒，其中间160线重叠区能达到50︒，两边80线能达到40︒。
光电式接近开关在起重机械行程限位上的运用光电式接近开关有无机械磨损，灵敏度高，动作可靠，寿命长等特点，可直接取代起重机械中有触点、易磨损、寿命短的行程开关。
本文就对光电式接近开关原理、分类、特点及使用进行详细介绍。
标签：光电式接近开关；行程限位；检测距离1 概述多年來起重机械因行程限位失效，造成运行机构撞击、金属结构变形，甚至造成严重事故的现象屡见不鲜。
这是因为机械式限位开关的金属传动部件长年暴露在外，受周边环境侵蚀，易发生故障。
如限位开关的开关臂轴与轴孔因缺油而锈蚀，无法转动；限位开关的开关臂在扳动后不能自动复位，运行机构无法正常第二次运行；因安全尺变形，无法使限位开关动作；因限位开关的进线孔不密封，造成潮气侵入，使其内部的电气触点氧化，造成触点接触不良；限位开关内部的回位弹簧因锈蚀变形，失去原有作用，造成触点接触不良及不能自动复位。
因接触式限位开关有如上缺陷，如果采用非接触式限位开关，就能避免上述缺陷。
经对比分析，选择了用接近开关来代替接触式限位开关。
接近开关是一种毋需与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关，又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。
当检测体接近开关的感应区域，不需要机械接触及施加任何压力，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程。
2 接近开关特点与接触式限位开关相比，接近开关具有以下特点：2.1 非接触检测，不影响被测物的运行工况；2.2 不产生机械磨损和疲劳损伤，工作寿命长；2.3 响应快，一般响应时间可达几毫秒或几十毫秒；2.4 采用全密封结构，防潮、防尘性能较好，工作稳定性强；2.5 无触点、无火花、无噪音，适用于要求防爆的场合；2.6 输出信号大，易于与计算机或可编程控制器（PLC）等接口；2.7 体积小，安装、调整方便。
3 接近开关原理及分类接近开关根据原理不同，可以分为以下几种：3.1 涡流式接近开关这种开关有时也叫电感式接近开关。
距离选通激光雷达技术摘要：成像激光雷达无论在军用领域还是民用领域日益得到广泛的应用。
其中，激光距离选通成像技术经过数十年的发展，在军事侦察、搜救、监视、水下探测等方面获得重要的应用。
本文介绍了距离选通激光雷达的工作原理，对距离选通激光雷达设计中的关健技术进行分析，给出了几种具备代表性的元件及其指标。
关键词：激光雷达;同步控制;距离选通;主动成像引言1960 年世界上第一台激光器诞生以来，激光雷达便以其独特的优势成为雷达研究领域的热门项目，其中无扫描成像是激光雷达发展趋势之一[1]。
一般的成像激光雷达在对水中的目标进行成像探测时，或者陆地探测而大气中含有较多的雨、雾或烟等悬浮颗粒时，就会产生很强的前向和后向散射，又或者在海上、雪地或者白天等环境中探测时，会产生很强的背景光辐射，这些情况都会对成像质量造成严重影响。
为了使激光雷达能在上述情况中也能够很好的工作，人们发明了距离选通技术，并且逐步成为人们研究的热点[2]。
距离选通激光雷达能很好的消除背景光及散射的影响，在上述复杂环境中获得目标的 2D强度像，并且经过进一步的数据处理还可以从多幅的 2D像中获得关于距离的 3D距离像[3]。
距离选通激光成像激光雷达系统属于主动成像，它不仅可以克服被动成像的一些缺点，比如能够获得更高的成像分辨率，不受环境的背景光的影响等；而且同时它也可以弥补主动成像的一些不足，降低大气散射、湍流等对激光脉冲的前行波和回波的影响，使其在水底目标成像和矿产探测，远距离军事目标识别和跟踪方面都可以有很广泛应用[4]。
1 成像激光雷达近年来人们对成像激光雷达的研究越来越关注，并且成像激光雷达有着取代传统微波雷达的趋势[5]。
这是因为激光成像雷达有着微波雷达无法比拟的优势，比如利用激光作为光源可以使雷达系统具有极高的距离分辨率、速度分辨率、角分辨率和很强的抗干扰能力，而且能在烟雾较多的大气中进行探测，还能对位于树林、灌木丛或伪装网后面的目标进行成像探测和识别，这在军事方面有着很重要的应用值；另外对于特定波长的激光雷达可以进行水底探测，便于实现水底矿产或海底地形的开采[6]。
随着激光器体积的小型化，这使得激光雷达系统的体积大大减小，与微波雷达庞大的体积相比较，更加的便于携带和进行移动测量。
而对人眼安全的1.5 um波段激光器的出现，预示着成像激光雷达已经可以走出纯军事应用，广泛用于人民生活当中，比如气象学和医疗等[7]。
成像激光雷达按照成像的方式可以分为两类：一类是非扫描成像激光雷达；另一类是扫描成像激光雷达。
扫描成像激光雷达使用单元探测器对目标进行扫描，最后经过处理获得完整的目标的图像，所以成像速度比较慢，并且由于扫描器的存在使得系统体积较大，不利于携带，但是这种雷达作用距离很远。
非扫描成像激光雷达的探测器一般都是由阵列探测器构成，不需要对目标进行扫描，成像速度很快，但是由于它是利用激光器的泛光照射目标，导致这种系统的作用距离一般比较近。
1.1 扫描成像激光雷达最早的扫描成像激光雷达是由麻省理工学院的林肯实验室于 1976 年首先研制成功，它采用了平均功率高达12w的二氧化碳激光器作为照明光源，波长10.6um，脉冲宽度100ns，由12个元探测器构成的线阵列探测器对目标进行扫描，获得像素为128×60的图像。
这套系统可以同时获得探测目标的强度和距离信息，其测距方法是较为常见的利用系统发射信号与接收信号之间的时间延迟计算获得。
该系统的距离分辨率为15m ，作用距离也只有1.5km 。
虽然二氧化碳激光器有较高的功率，能够增加系统的作用距离，但是由于早期的二氧化碳激光器需要较大散热系统，导致该系统体积庞大，笨重，只能用于地面试验。
2001 年美国了陆军实验室利用扫描探测实现了对朦胧目标的三维成像。
实验中他们对有树叶等伪装遮蔽的车进行探测，成功的获得了位于遮蔽物后面的汽车的三维像。
他们采用波长1.06um 、脉冲宽度1.2ns 、重复频率3kHz 的Nd：YAG激光器，探测器是商用的APD，通过电脑控制的反射镜旋转来实现对目标的扫描探测，电脑处理速度达每秒 20 亿张图像。
但是该系统对50 处的目标扫描成一副三维距离像需要40s的时间，并且分辨率只有256×256×256。
这充分表明了虽然扫描成像激光雷达有很高的距离分辨率，但是扫描装置笨重，扫描回波延时使得系统成像时间加长，很难实现远距离目标的实时成像的需求，有很大的局限性。
1. 2 非扫描成像激光雷达目前较为常用的非扫描成像激光雷达有以下几种[8]：基于雪崩二极管（APD）焦平面探测阵列的激光成像雷达，基于线性调频连续波探测的非扫描激光成像雷达，条纹管激光成像雷达[9]，和基于距离选通技术的 3D激光成像雷达。
2001，麻省理工学院的林肯实验室完成了4×4的盖革模式的APD的三维无扫描成像激光雷达。
该系统采用的是基于二极管泵浦的调Q固体激光器，它是通过测量每个到达像素点的光束的延迟，来获得该点对应的目标距离，最后经过电脑绘制得到整幅图像的距离。
经过两年研发，在 2003 年，他们提出了第三代的APD无扫描激光成像雷达，该系统采用是经过倍频的调Q的固体激光器，波长532nm ，脉冲宽度700 ps 。
他们使用的32×32的阵列APD探测器，每个像素由0.35μm的CMOS数字时间电路构成，并且在室温下，单个探测元的量子效率都大于20% ，所以在成像效果上有了很大提升，距离分辨率是15cm。
2005 年，美国空军基地实验室发表了一种最新的单脉冲闪耀激光三维成像雷达，分辨率128×128，系统的核心是基于模拟和数字处理的多功能集成电路。
该系统使用的是手掌大小的 3D摄像器，接收器是前端按有透镜的砷化铟镓PIN探测器阵列。
2 距离选通激光雷达早在 20 世纪 60 年代人们就发明了距离选通技术，那时采用红外激光脉冲照射，利用像增强接收器（ICCD）进行接收，制造了最早的激光距离选通成像系统，后来由于系统器件性能的限制就没有继续研究。
到了 20 世纪 90 年代，由于人们对成像器件制造技术有了很大的进步，距离选通成像又重新成为了激光雷达研究的热门。
2.1 国内外研究发展现状在美国距离选通技术发展较早，1999 年Thomas等人使用微通道板图像放大器的高速快门的各种不同的距离选通实验，照明激光脉冲宽度从6-12ns，波长532nm，获得的距离精度在十几厘米左右，这是较早期的系统，成像距离精度比较低，主要用于水底矿产的探测。
该系统通过直升机携带的机载距离选通激光雷达系统从空中对水底进行成像，可以获得水底的矿产及地形图像。
另外美国许多研究所也一直致力于对人眼安全的1.5um 波段距离选通激光雷达探测的研究，而以前一直没有对此波段有响应的光学探测器。
2001 年，美国新墨西哥州George利用人眼安全的1.5um 光波照射，接受时将光先经过非线性晶体，经二次谐波换成可见光波段，再由ICCD探测，间接地解决了这一波段激光脉冲探测的问题，但是缺点是系统体积偏大，不能满足小型化的要求。
直到 2004 年，美国普林斯顿大学制作出砷化铟镓焦平面阵列的结合CMOS读出回路的全固态器件，响应波长从0.9-1.7um ，对人眼安全的波段1.5um ，脉冲宽度为毫微秒的光波有很好的响应，能够直接接受回波信号，不需要进行二次谐波转化。
这使系统的体积小型化，让离选通激光成像雷达能更广泛的民用。
2004 年，Jens Busck利用了脉冲重复频率 32kHz 、波长532nm 的激光器首次将通过距离选通技术获得的 50 幅 2D灰度图像通过质心算法获得了13.5m 处的高的目标的 3D距离像。
紧接着 2005 年，Jens Busck又提供了一种新的改进的距离选通成像，实现新型水底 3D距离选通激光雷达，获得的图像对比度从 0 到 100 并且第一次获得了矩形脉冲的距离精度表达式。
2004 年，英国研究人员实现了一种低噪声远距离目标识别的距离选通激光系统，文章中主要是依靠采用小的脉冲宽度提高目标的识别性能，并且采用了APD进行回波接收，降低噪声提高信噪比。
针对利用质心算法获得 3D距离像的诸多不足，2007 年，法国实现了远距离3D成像距离选通激光雷达的超分辨率成像。
实验中激光光源为宽度 2μm的矩形脉冲，选通门时间为4um ，接收器为1392 ×1040的 8位灰度ICCD探测器。
通过改变预置时间延迟获得了距离为 650m，950m，1250m的三幅强度像，通过对这三幅强度像进行运算可以获得 10 倍于普通质心算法获得距离精度值。
2009 年，该实验室也实现了红外波段激光的超分辨率距离选通实验。
2006年和2007年瑞士防御研究部（FOI）也发表了两篇他们近年来距离选通成像研究的总结，主要包括地表烟雾透过实验和水底实验的成像，2009年实现了收发分置的超短红外波段的距离选通激光雷达系统，并完成了室外地面目标的成像。
2010年，德法联合的圣路易斯研究院的马丁提出了一种李萨——琼斯（Lissajous）的估计矩阵，用它来对距离选通成像系统的距离分辨率和成像能力进行评价，这是一种新的分析距离选通3D成像能的工具。
在国内对距离选通雷达研究也取得了不少成果，对距离选通激光雷达系统的结构和成像性能都有很多研究。
长春光机所的徐效文等人阐述了激光距离选通成像原理，详细分析了距离选通关键技术，指出传统的距离选通同步控制系统中是由计算机统一给出信号，控制激光器和延迟控制电路开始工作。
2005 年黎全等详细分析了距离选通激光雷达系统的技术要求，针对系统照明光源，他们分别使用电源调制和机械调制[10]的方法使用氙灯泵浦YAG激光器实现了对 675m和 1509m距离目标的主动成像。
2008 年浙江大学提出高线性精度的远距离三维主动成像与脉冲形状无关。
在实验中他们采用峰值功率达 3.6kw的激光二极管阵列照明，中心波长是808nm。
接收器是 8 位灰度值、分辨率 800 × 600、成像时间 50ms的ICCD，选通门时间宽度是3.1um 。
2009 年，张勇讨论了利用质心理论的距离选通的激光雷达的距离精度, 详细分析了距离精度与时间切片数的关系。
2009 年哈工大刘敏在《基于距离选通的技术的激光三维成像系统仿真研究》对距离选通的激光雷达成像系统做出了 3D仿真实验[11]。
2010，华中科技大学的付波等人分析了基于ICCD的水底距离选通成像系统，针对微通道板的增益进行了讨论，并完成了水底成像。
2.2 3D距离选通雷达的成像原理距离选通激光雷达系统如图 2-1 所示，分为四部分：脉冲发射部分；成像部分；延迟控制及触发部分；数据处理显示部分。
