高功率高波束质量的辐射源

较远测程(数百米以上)的二极管激光成像雷达对其辐射源的要求, 一是具有足够高的输出功率, 二是具有足够窄的发射波束。目前商品化的二极管激光器虽可分别达到10W 的平均功率和衍射极限的波束质量, 但同一器件却难以同时满足这两项要求。一种可能的途径是采用面发射分布反馈(SEDFB)的二极管激光器阵列和微光学(MOC)准直技术。一个40 阵列, 采用微透镜组1.3cm ×10cm 孔径, 得到0.5 ～ 0.75mrad 发散度的10W 连续输出功率。当然, 为了实现这样的准直效果, 必须对微光学系统进行精心设计加工, 使其达到1μm 的绝对准直精度, 采用激光辅助化学腐蚀工艺制造微光学系统, 可以满足这一要求。在具体设计时, 必须对孔径尺寸, 波束发散度和输出功率进行合理的折衷。

高灵敏度接收技术

在电路和光学系统一定的条件下, 接收机的灵敏度通常用信噪比带宽积来衡量, 主要取决于探测器的灵敏度和探测方式。从理论上讲, 外差接收可以有效地抑制接收机电路的噪声, 使接收机的灵敏度接近量子极限, 因而比直接探测更优越。然而对于实际的工程设计, 还必须考虑应用背景、技术难度、复杂性、体积、质量和成本等因素, 以实现系统综合性能的优化。综合考虑信噪比, 准直精度要求, 战场环境适应性、复杂性、可靠性以及成本因素, 在中等接收信号功率条件下, 应优选APD 直接探测体制。采用总带宽大, 每一通道带宽窄的匹配滤波器的设计和接收信噪比控制技术, 使APD 处于最佳工作状态等对提高灵敏度也很重要的。

高性能二维扫描技术

激光成像防撞雷达通常要求具有大的扫描覆盖范围(36°×60°), 成像速率高(1 帧/s 以上), 图像失真小(扫描线性范围大), 而且对扫描机构的体积和质量均有严格的限制, 必须研制高速率、大范围、高精度和线性好的高性能小型化的扫描器。通常采用多面体转鼓和振镜体制, 但其在线性范围、体积和质量方面均存在一定的问题。

图像处理和目标识别算法

激光成像技术的主要功能是通过成像发现和跟踪目标, 识别其特征, 判别其种类, 甚至还具有选择攻击点, 评估攻击效果等功能。在气象预报的测量和环境监测中对污染物的测量位置波动变化状况都表明, 实时高分辨成像和特征识别是项关键技术。

高速单板机、单片机和算法的发展, 使这一问题得以解决, 并已有多种图像处理和目标识别的算法, 如目标轮廓算法和三维目标算法。前者包括以中值滤波为主的处理算法和基于判断规则的分类算法, 后者主要有中值滤波、滚动修正、标高变换等构成的处理器算法。近来, 目标标高和局部标高的算法在数字地图、云高及污染物团高度的假彩色编码图中有重要地位。分类算法包括表面积计算、转动计算和瞄准点计算等算法。这些算法比较简单,可以满足一般目标识别和分类的要求, 用笔记本式多媒体计算机即可操作。另外一种适用的算法是知识源基础算法。一些新的更复杂的算法也在研究之中, 例如以匹配滤波技术为基础的相关算法,以多维滤波器组为基础的实现多频率数据关联和相关的自适应多维处理算法, 以及基于工程的模型算法和基于函数基集的子波结构等, 尤其是人工神经网络技术的引入, 将大大提高复杂背景中自动分离、分类和识别目标的能力。