空间目标识别中的激光探测技术
什么是LiDAR激光雷达
1 什么是LiDARLiDAR，是Light Detection and Ranging的缩写，常用作代表激光雷达。
LiDAR是一种传感技术，可发射低功率，人眼安全的激光进行脉冲测量，并测量激光完成传感器与目标之间往返所需的时间。
所得的聚合数据用于生成3D点云图像，同时提供空间位置和深度信息以识别，分类和跟踪运动对象。
LiDAR工作原理：LiDAR的工作原理是检测并测量返回传感器接收器的光。
一些目标比其他目标反射的光线更好，这使它们更容易可靠地检测和测量到传感器的最大范围。
比如，黑色表面善于吸收更多光，而白色表面能够反射更多的光。
这样一来，与目标主题颜色相对较暗的目标相比，相对颜色较亮的目标更容易在更长的距离上受到可靠地检测或测量。
对于窗户等像镜子一样的目标在检测和测量方面颇具挑战性，因为与在多个方向上分散光的漫射目标不同，类似镜子的物体只能反射很小的聚焦光束，而不会直接反射到传感器的接收器中。
同时，诸如路标和车牌之类的可反光目标将高百分比的光返回接收器，并且是LiDAR传感器的良好目标。
由于存在这些差异，LiDAR传感器的实际性能和最大有效范围可能会根据目标的表面反射率而有所不同。
1.1点云点云是在同一空间参考系下表达目标空间分布和目标表面特性的海量点集合，在获取物体表面每个采样点的空间坐标后，得到的诸多特征点的集合，称之为“点云”（Point Cloud）。
点云是由3D点数据组成的大型数据集，由激光测量原理得到。
车载激光雷达产生的点云包含来自周围环境的原始数据，这些原始数据是从移动物体（例如车辆和人）以及静止物体（例如建筑物，树木和其他永久性结构）扫描而来的。
然后可以通过软件系统转换包含数据点的点云，以创建给定区域的基于LiDAR的3D图像。
激光测量得到的点云内容包括三维坐标（XYZ）和激光反射强度（Intensity），强度信息与目标的表面材质、粗糙度、入射角方向，以及仪器的发射能量，激光波长有关参数等。
激光雷达的原理与目标识别技术
激光雷达的原理与目标识别技术激光雷达是一种利用激光束进行测距和目标识别的高精度传感器。
它通过发射激光束并测量返回的激光信号来获取目标的位置、速度和形状等信息。
激光雷达的工作原理基于光的传播和反射原理，它在自动驾驶、机器人导航、环境感知等领域有着广泛的应用。
激光雷达的工作原理可以简单地描述为：它通过发射激光束，并记录激光束从发射到接收所经历的时间，然后根据光速和时间差计算出目标与雷达的距离。
同时，激光雷达还可以通过测量激光束的强度来获取目标的反射率，从而进一步分析目标的性质和形状。
激光雷达的核心部件是激光发射器和激光接收器。
激光发射器通常使用固态激光器或半导体激光器，它们能够产生高功率、高频率的激光束。
激光接收器则用于接收返回的激光信号，并将其转化为电信号进行处理和分析。
激光雷达还包括扫描系统，用于控制激光束的方向和范围，以实现对目标的全方位扫描和测量。
激光雷达的目标识别技术是激光雷达应用的关键之一。
目标识别是指通过分析激光雷达返回的信号，判断目标的类型、形状和状态等信息。
目标识别技术可以分为几何识别和语义识别两种。
几何识别是指通过分析目标的几何特征，如形状、大小和轮廓等，来判断目标的类型和形态。
几何识别技术通常通过对激光雷达返回的点云数据进行处理和分析来实现。
点云数据是激光雷达返回的一系列离散点的坐标信息，它可以表示目标的三维形状和位置。
几何识别技术可以通过对点云数据进行聚类、分割和拟合等操作，来提取目标的几何特征，并进行目标分类和形态分析。
语义识别是指通过分析目标的语义特征，如颜色、纹理和运动等，来判断目标的类型和状态。
语义识别技术通常通过对激光雷达返回的强度和反射率等信息进行处理和分析来实现。
强度信息可以反映目标的反射率和反射强度，从而判断目标的材质和表面特征。
反射率信息可以用于判断目标的颜色和纹理等特征。
运动信息可以通过对激光雷达返回的多个时间点的数据进行比较和分析，来判断目标的运动状态和轨迹。
探测与识别技术
目标探测与识别技术调研报告摘要：目标检测与识别在军事上对于战场监视和侦察具有重要作用，是现代高科技战争中赢得战争胜利的关键因素之一。
目标检测与识别就是对目标及环境的探测、识别、跟踪、定位，提供目标的信息，探测技术包括微光夜视技术、热成像技术、激光技术、兵器雷达技术等目前各国对目标检测与识别的研究都十分重视，探测与识别技术在现代国防，工业，医学和空间等领域有着广泛的应用前景。
关键词：探测、识别、跟踪、定位、微光夜视技术、热成像技术、激光技术、兵器雷达技术。
引言：目标检测与识别在军事上对于战场监视和侦察具有重要作用，是现代高科技战争中赢得战争胜利的关键因素之一。
目标检测与识别就是对目标及环境的探测、识别、跟踪、定位，提供目标的信息，探测技术包括微光夜视技术、热成像技术、激光技术、兵器雷达技术等。
微光夜视技术在可见光和近红外波段范围内，将微弱的光照图像转变为人眼可见的图像，扩展人眼在低照度下的视觉能力。
微光夜视仪器可分为直接观察和间接观察两种类型。
直接观察的微光夜视仪，由物镜、像增强器、目镜和电源、机械部件等组成，人眼通过目镜观察像增强器荧光屏上的景物图像，已广泛用于夜间侦察、瞄准、驾驶等。
间接观察的微光电视，由物镜、微光摄像器件组成微光电视摄像机，通过无线或有线传输，在接收显示装置上获得景物的图像，可用于夜间侦察和火控系统等。
1934年，荷兰的霍尔斯特等人制成第一只近贴式红外变像管，树立起人类冲破夜暗的第一块里程碑。
随着夜视技术的不断进展，品种不断增多，目前主要有：主动式红外夜视仪、微光夜视仪和热成像仪三种。
其中微光夜视仪与主动红外夜视仪相比，有着体积小、重量轻，而且由于工作方式是被动的，使用起来安全可靠，不易暴露的优点；和热成像仪相比虽然在性能上稍逊一筹，但其极高的性价比使其逐渐成为各国军队的主战夜视装备。
主动式红外夜视仪是夜视器材的鼻祖，它的出现使人类第一次看到黑暗中的目标。
像增强器研制成功，使得夜视器材的发展产生了一个新飞跃。
简述激光雷达的工作原理
简述激光雷达的工作原理激光雷达（Lidar，Light Detection and Ranging）是利用激光传感器进行测量的一种远程感测技术。
它的工作原理是利用激光束发射器发出连续的或者脉冲的激光束，通过探测目标反射回来的激光信号来实现距离、速度和空间位置的测量。
激光雷达的主要组成部分包括激光发射器、接收器、光电转换器、信号处理器和数据处理单元。
下面将详细介绍激光雷达的工作原理。
首先是激光发射器。
激光雷达使用的激光是由激光二极管或激光二极管阵列发射出来的。
激光发射器通常发射红外激光，因为红外激光在大气中的传输损耗相对较小。
接下来是激光束的传播。
激光束从发射器发出后，经过透镜或光纤传输到目标区域。
在目标区域，激光束遇到障碍物后会被反射或散射。
目标物表面的光散射效应决定了激光雷达测量的精确度和可靠性。
然后是接收激光束的接收器。
接收器主要用于接收目标反射回来的激光信号。
激光雷达的接收器通常由光电转换器构成，光电转换器将接收到的光信号转换为电信号，然后传送到信号处理器。
接收到的激光信号在信号处理器中进行处理。
处理过程主要包括滤波、放大、模数转换和采样等。
信号处理器根据激光信号的时间信息和接收到的光强度信息计算出散射物体的距离、速度和角度信息。
最后是数据处理单元。
数据处理单元将接收到的信息进行整合分析，形成目标的三维空间位置信息。
同时还可以进行目标识别和分类等进一步的处理操作。
激光雷达的工作原理可以用简单的三角函数关系来描述。
当激光束射到目标物体上时，激光雷达能够通过测量激光束的往返时间来计算目标物体的距离。
激光雷达通过知道激光的光速和反射回来的激光束的往返时间，来计算出目标物体距离的长度。
除了距离，激光雷达还可以通过测量激光束的Doppler频移来计算速度。
当目标物体是在相对激光雷达静止或低速运动时，测量的Doppler频移可以明确地反映出目标物体的速度。
若目标物体是在高速运动中，则需要将传输激光束的频率和接收激光束的频率进行比较，来计算出目标物体的速度。
激光侦察的原理及应用实例
激光侦察的原理及应用实例1. 激光侦察的原理激光侦察是一种利用激光技术进行目标侦测和测量的方法。
激光是一种具有高度定向、单色性和相干性的光束，可以在空间中传播并精确锁定目标。
激光侦察主要基于以下原理：•激光光谱侦测：激光通过吸收、散射和荧光等过程与被测目标相互作用，通过侦测激光的光谱特征，可以获得目标的物理和化学信息。
•激光测距：利用激光束的高度定向性和相干性，在激光发射和接收器之间测量时间差，从而获得目标的距离信息。
•激光测速：利用激光脉冲的频率和相干性，测量目标的速度。
•激光成像：通过激光束的扫描或干涉等技术，记录激光与目标之间的相互作用，获得目标的形态和结构信息。
2. 激光侦察的应用实例2.1 军事领域激光侦察在军事领域有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：•目标侦测与识别：激光光谱侦测可用于军事目标的分类与特征鉴别，如识别敌方战车、飞机和军舰等。
•目标测距与测速：激光测距和测速可以为军事作战提供精确定位和打击支持，如导弹的制导和火力打击的精确计算。
•战场侦察与情报获取：激光成像技术可以通过扫描或干涉的方式生成高分辨率的战场图像，为军事侦察和情报获取提供重要依据。
2.2 环境科学激光侦察在环境科学领域的应用也十分重要，主要体现在以下几个方面：•大气污染监测：激光光谱侦测可用于监测大气中的污染物含量和特征，例如测量空气中的悬浮颗粒物、臭氧浓度等。
•地球物理测量：激光测距技术可以用于测量地球的形状和表面特征，如高程测量、地质断层的探测等。
•植物生长监测：激光成像技术可用于监测植物的生长情况和叶面积指数，为农业生产提供决策支持。
2.3 工业制造激光侦察在工业制造领域的应用也非常广泛，主要体现在以下几个方面：•零件测量：激光测距技术可以用于零件测量，如精确测量零件的尺寸、形状和表面质量。
•工件定位和对位：激光测距和成像技术可用于工件定位和对位，如安装定位和焊接对位等。
•激光切割和打标：激光成像技术可以用于激光切割和打标，如激光切割金属材料和激光打标产品序列号等。
激光雷达技术的原理和应用
激光雷达技术的原理和应用激光雷达技术是一种利用激光技术，通过向目标物体发射激光束，利用其反射信号确定目标物体位置、形状和运动状态等信息的一种测距技术。
相比于传统雷达技术，激光雷达技术具有分辨率更高、测量精度更高、目标检测能力更强等优点，因此被广泛应用于地图制作、自动驾驶、机器人导航、室内定位等领域。
激光雷达技术的原理是利用激光束发射器向目标物体发射激光束，当激光束遇到目标物体时，部分激光能量会被反射回来，并被接收器接收。
通过测量激光束发射和接收的时间差，就可以计算出目标物体与激光雷达之间的距离。
激光雷达技术的应用非常广泛。
在地图制作领域，激光雷达技术被用于制作高精度的3D地图。
激光雷达可以在短时间内扫描整个城市，并将扫描结果转化为3D地图。
这种3D地图可以用于导航、城市规划、建筑设计等领域，大大提高了地图的精度和可用性。
在自动驾驶领域，激光雷达技术被广泛应用于车辆的环境感知。
激光雷达可以扫描车辆周围的环境，包括道路、行人、其他车辆等，以实现自动驾驶系统的环境感知功能。
利用激光雷达技术，自动驾驶系统可以快速准确地识别并响应周围的环境，从而大大降低道路交通事故的发生率。
在机器人导航领域，激光雷达技术也被广泛应用。
机器人可以利用激光雷达扫描周围的环境，以实现精准的位置感知和运动控制。
机器人可以将激光雷达扫描结果转化为3D地图，并根据地图进行路径规划和避障。
使用这种技术，机器人可以在复杂的环境中自动导航，完成一系列的任务。
在室内定位领域，激光雷达技术也被广泛应用。
激光雷达可以扫描室内环境，生成精准的室内地图，并通过对地图的分析，实现室内定位和导航。
该技术被广泛应用于室内导航、物流配送、室内巡检等领域。
虽然激光雷达技术具有很多优点，但它也存在一些局限性。
由于激光雷达需要发射激光束，因此它不能用于突破障碍物进行探测。
此外，激光雷达技术还面临着成本高、信号受干扰等挑战。
总之，激光雷达技术是一项非常有前途的技术，在各个领域都有广泛的应用。
双线激光交汇空间目标位置建模与识别方法
双线激光交汇空间目标位置建模与识别方法一、引言在空间应用中，对目标的精确定位和识别是至关重要的。
双线激光交汇技术因其高精度和稳定性而被广泛应用于空间目标的位置建模与识别。
本文将重点探讨双线激光交汇空间目标位置建模与识别方法，通过解析其原理和应用，为你提供深入、全面、高质量的文章。
二、双线激光交汇原理双线激光交汇技术是一种通过两条平行激光线交汇来实现目标精确定位的方法。
利用激光的光束和投影原理，可以确定目标在三维空间中的位置。
通过测量两条激光线在目标上的交点，可以计算出目标的精确位置坐标。
三、双线激光交汇空间目标位置建模方法1. 激光测距建模双线激光交汇技术首先需要进行激光测距建模。
利用激光测距仪器对目标进行测距，获取目标与激光器之间的距离数据。
通过对测距数据进行处理和分析，可以建立目标在三维空间中的位置模型。
2. 三维坐标转换在激光测距建模的基础上，需要进行三维坐标转换，将目标的位置模型转换为在地面坐标系下的坐标。
这一步骤对于空间目标的精确定位至关重要。
3. 目标形状建模除了位置建模外，还需要对目标的形状进行建模。
通过获取目标的外形数据，可以更准确地识别目标，提高识别的准确性。
四、双线激光交汇空间目标识别方法1. 图像处理与识别利用双线激光交汇技术获取目标的位置和形状数据后，需要进行图像处理与识别。
通过对获取的数据进行处理和分析，可以识别目标的特征，并进行目标分类。
2. 模式识别与匹配针对不同类型的目标，需要进行模式识别与匹配。
通过对目标的特征进行匹配，可以确定目标的类型和身份，为后续的应用提供重要信息。
3. 目标跟踪与监测双线激光交汇技术还可以实现对目标的跟踪与监测。
通过实时监测目标的位置和形状变化，可以及时发现目标的动态信息，提高监测的效率和准确性。
五、个人观点和理解双线激光交汇空间目标位置建模与识别方法在空间应用中具有重要的意义。
其高精度和稳定性使其成为当前空间目标定位与识别的重要技术手段之一。
白天激光照明探测跟踪空间目标可行性分析_康文运
激光与红外
No． 12
2011
康文运等
白天激光照明探测跟踪空间目标可行性分析
1303
波波段内目前还没有成熟的高功率激光器 ， 而长波 波段内的 CO2 激光技术成熟， 能够研制出高功 率 CO2 激光器， CO2 激 另外， 国外的一些经验也表明， 光为一种实用的照明激光源。 因此， 照明激光可选 用 CO2 激光信号。 CO2 激光共 有 4 支 谱 线， 分别对应中心波长 10． 6 μm， 10． 3 μm， 9． 6 μm， 9． 3 μm， 其谱线宽度约 0． 1 μm， 恰好位于 8 ～ 12 μm 的大气窗口内， 大气透 过率较高， 适合在大气中进行远距离传输， 是长波红 外激光照明的理想光源。 在 CO2 激光这 4 支谱线中， 就目前的长波红外 9． 3 μm 波长激光的量子效率最高， 探测器而言， 因
［1 ］ 在 3 ～ 4 μm 波段最低 。
由于白天天空背景在中波 （ 3 ～ 5 μm ） 和长波 （ 8 ～ 12 μm） 波段辐射亮度较低， 因此， 照明激光应 选择波长在中波和长波波段内的激光信号 。但在中
作者简介：康文运（ 1965 － ） ， 男， 硕士， 高级工程师， 主要从事光 mail： cts_kangwenyun@ sina． com 电对抗试验总体技术研究。E1008 收稿日期：2011-
给出了具有参考意义 跟踪空间目标的技术可行性， 的结论。 照明激光选取 天空背景在 3 μm 以下主要为散射的太阳光， 3 μm 以上主要为大气热辐射， 白天和夜晚天空背景 2 辐 射 的 差 别 不 是 很 大。 白 天 天 空 背 景 在 中 波 （ 3 ～ 5 μm） 和长波（ 8 ～ 12 μm ） 波段辐射亮度较低，
空间目标识别中的激光探测技术
空间目 的振动识别等几种 目 标 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 ： 光探 测 ； 间 目标 ； 别 ； 合成孔 径 ； 眼效应 ； 动识 别 激 空 识 逆 猫 振
中图分类 号 ．Ｎ ４ Ｔ １９ 文献标 识码 ： Ａ
第４ ０卷 第 ７期
２１ ０ ０年 ７月
激 光 与 红 外
ＬＡＳ ＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ． ０， ｏ ７ １４ Ｎ ．
Ｊ ｌ，０ ０ ｕｙ ２ １
文 章 编 号 ： ０ －０ ８ ２ １ ）７０ ８－５ １ １５７ （０ ０ ０ －６ ５ ０ Ｏ
・
综述 与评论 ・
２． ｅ ａ ｏ ａｏ ｆＥ ｅ ｔ ｎ ｃ Ｒｅ ｔ ｃ ｉｎ， ｈ ｉ ｒ ｖｎ ｅ， ｆｉ ３ ０ ７， ｈ ｎ Ｋ ｙ Ｌ ｂ ｒ ｔｒ ｏ ｌｃｒ ｉ ｓｒ ｔ ｙ ｏ ｉ ｏ Ａｎ ｕ ｏ ｉ ｃ Ｈｅｅ ０ ３ Ｃ ｉａ； Ｐ ２
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空 间 目标 识 别 中的激 光 探 测技 术
黄 涛 ， 胡惠灵 胡 以华 ， ， 赵楠 翔
（． 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 ２ ０ ３ ； ３０７ ２ 安徽 省电子制约技术重点实验 室， ． 安徽 合肥 ２０ ３ ；． ３ ｏ ７ ３ 合肥工业大学计算机与信息学院， 安徽 合肥 ２０ ０ ） ３０ ９
基于激光雷达的三维感知与目标检测技术研究
基于激光雷达的三维感知与目标检测技术研究随着科技的不断进步和发展，人们对于信息的获取和处理也变得越来越依赖于高科技工具。
而在众多高科技工具中，激光雷达技术发展迅速，被广泛应用于三维感知和目标检测中。
它具有高精度、高分辨率、高速度等优点，在自动驾驶、机器人、航空航天、城市智能化等领域都有着广泛的应用。
一、激光雷达的原理及技术特点激光雷达作为一种主动探测式传感器，其测量原理主要是通过向目标发射激光脉冲，利用脉冲反射回来的激光信号来探测目标的位置、大小、形状、运动状态等信息。
通过对反射信号的测量和处理，可以获得目标的三维信息，从而实现对环境的感知和识别。
激光雷达与其他传感器相比，具有以下几个明显的技术特点：1、高精度：激光雷达可以实现亚毫米级的测距精度，可以获取非常精确的目标位置和形状信息，对于精度要求较高的应用场合具有重要意义。
2、高分辨率：激光雷达可以实现高分辨率的三维图像重建，可以清楚地分辨出目标的轮廓和细节，对于目标识别和分类有着重要作用。
3、高速度：激光雷达可以实现高速度的数据采集和处理，可以在毫秒级别内实现对环境的快速感知和响应，对于实时控制和决策具有重要意义。
4、多功能性：激光雷达可以实现对不同类型目标的探测和识别，可以应用于自动驾驶、地形测绘、工业检测、安防监控等众多领域。
二、基于激光雷达的三维感知技术基于激光雷达的三维感知技术可以实现对环境的精确识别和建模，可以为自动驾驶、机器人、虚拟现实等应用提供关键数据支持。
1、三维建模和重建：激光雷达可以通过获取目标的三维点云数据，实现高精度的三维建模和重建，从而可以精确地还原环境的真实情况。
2、障碍物检测和处理：激光雷达可以实时检测和处理环境中的障碍物，可以为自动驾驶、无人机等应用提供关键的障碍物避免和规避数据。
3、目标跟踪和定位：激光雷达可以通过对目标的三维位置和运动状态的感知，实现高精度的目标跟踪和定位，可以为自动驾驶、机器人等应用提供精确的导航和控制数据支持。
激光主动探测的目标识别
第 ２ｌ卷 第 ５期 ２００６年 ｌ０月
光 电 技 术 应 用
ＥＬＥＣＴＲＯ 一 ０ＰＴＩＣ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ
文 章 编 号 ：１６７３— １２５５（２００６）０５—００３８—０３
激 光主 动探 测 的 目标 识 别
Ｔａｒｇｅｔ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｓｅｒ Ａ ｃｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
ＦＥＮ Ｇ Ｘ ｉａｏ—ｒｏｎｇ （Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２ １０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｃａｔ—ｅｙｅ ｔａｒｇｅｔ ｅｃｈｏ ａｎｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｅｃｈｏ， ｔｈｅ ａｐ—ｅｔ ａｎｄ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｔａｒｇｅｔｓ ｏｒ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｔａｒｇｅｔｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ａｃｔｉｖｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｖａｌｕｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗａｖｅ ｇａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｔａｒｇｅｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．
参 数
漫反射 目标 回波功率与探测距离的关系式为 ：
ｅ
（２）
式 中 ，ＩＤ—— 漫反 射 系数
Ｖｏ１．２１．Ｎｏ．５ Ｏｃｔｏｂｅｒ．２００６
国外空间目标探测与识别系统发展现状研究
国外空间目标探测与识别系统发展现状研究一、本文概述随着科技的不断进步，空间领域的探索与利用已成为全球竞争的重要焦点。
空间目标探测与识别系统作为空间领域的重要组成部分，对于国家安全、空间科学研究以及空间资源开发等方面具有重要意义。
本文旨在全面梳理和分析国外空间目标探测与识别系统的发展现状，以期为我国的空间领域研究和应用提供有益的参考。
本文首先界定了空间目标探测与识别系统的基本概念和主要功能，为后续研究奠定基础。
接着，从技术角度对国外空间目标探测与识别系统的发展历程进行回顾，梳理了关键技术的演变和进步。
在此基础上，对国外空间目标探测与识别系统的应用领域和典型案例进行深入分析，揭示了其在国家安全、空间科学研究以及空间资源开发等方面的重要作用。
本文还对国外空间目标探测与识别系统的发展趋势进行展望，探讨了未来可能的技术创新和应用拓展。
结合我国的实际情况，提出了针对性的建议和思考，以期推动我国空间目标探测与识别系统的发展和应用。
通过本文的研究，我们可以更全面地了解国外空间目标探测与识别系统的发展现状和趋势，为我国在该领域的研究和应用提供有益的参考和借鉴。
也为我国空间领域的科技创新和国家安全建设提供有力的支撑。
二、国外空间目标探测与识别系统概述随着科技的飞速发展，空间目标探测与识别技术逐渐成为世界各国竞相研究的热点领域。
目前，美国、俄罗斯、欧洲等国家和地区在空间目标探测与识别技术方面均取得了显著的进展。
美国作为空间科技领域的领先者，其空间目标探测与识别系统发展尤为成熟。
美国国防部建立了一套完善的空间监视网络，包括地基和空间基传感器，用于实时监测和跟踪在轨空间目标。
美国还积极开发高分辨率成像技术、光学和红外探测技术等，以提高对空间目标的识别精度和分辨率。
俄罗斯作为航天大国，其空间目标探测与识别技术同样具备较高水平。
俄罗斯通过构建全球性的空间监测网络，实现对空间目标的全面覆盖和实时监测。
同时，俄罗斯还注重提高空间目标探测的自动化和智能化水平，以减少人工干预和提高探测效率。
国外空间目标激光三维成像雷达关键技术分析
Ｒ
（ １ ．Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｇｒ ａ ｄ ｕ ａ ｔ ｅ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ，Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ １ ４ １ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｃ ｏ ｍｍａ ｎ ｄ ， Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ １ ４ １ ６ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ．Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ，Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ １ ４ １ ６ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ３ Ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｄ ｒ ａ ｎｇ ｉ ｎ ｇ（ ＬＡＤＡＲ）ｃ ａ ｎ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕｓ ｌ ｙ ａ ｃ ｑ ｕｉ ｒ ｅ ｔ ｈｅ ｇ ｒ ａ ｙ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｍａ ｇｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｒ ａ ｎ ｇｅ ｐｒ ｏ ｆ ｉ ｌ ｅ ｏｆ ｔ ａ ｒ ｇｅ ｔ ｗｈｉ ｃ ｈ ｍａ ｋｅ ｓ ｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ｋｅ ｙ ｅ ｑｕ ｉ ｐｍｅ ｎｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎｓ ｓ ｕｃ ｈ ａ ｓ ｓ ｐａ ｃ ｅ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｒ ｅ ｏ ｒ ｇ ａ ｎｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏｎ，ｒ ｅ ｎ ｄｅ ｚ ｖ ｏ ｕｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｏｃ ｋｉ ｎ ｇ ａ ｎｄ ｏｎ — ｏ ｒ ｂｉ ｔ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｗｏ ｒ ｋｉ ｎ ｇ ｐｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ， ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏｎ ｆ ｉ ｇ ｕｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ａ ｎ ｄ ｋｅ ｙ ｐｅ ｒ ｆ ｏｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｋｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈｎｉ ｃ ａ ｌ ａ ｐｐ ｒ ｏ ａ ｃ ｈ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙｚ ｅ ｄ ａ ｎｄ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ＬＡＤＡＲ ｗｉ ｔ ｈ ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｔ ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐｌ ｅ ｓ ；ｆ ｕｒ ｔ ｈｅ ｒ ｍｏ ｒ ｅ，ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ｏ ｔ ｔ ｌ ｅ ｎｅ ｃ ｋ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｃ ｏ ｎｆ ｉ ｎｅ
激光探测全部实验报告
一、实验目的1. 了解激光的基本特性和探测原理。
2. 掌握激光探测仪器的使用方法。
3. 通过实验验证激光探测技术在不同领域的应用。
二、实验原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种高度集中的光，具有方向性好、亮度高、单色性好等特点。
激光探测技术利用激光的这些特性，实现对目标的精确测量和识别。
实验中，我们主要使用以下几种激光探测技术：1. 激光测距：利用激光脉冲发射与接收的时间差，计算目标距离。
2. 激光雷达：通过发射激光脉冲并接收目标反射回来的信号，获取目标的三维信息。
3. 激光扫描：利用激光束在不同方向上的扫描，获取目标表面的二维信息。
4. 激光光谱分析：利用激光激发目标物质，分析其光谱特性，实现对物质的定性和定量分析。
三、实验仪器与设备1. 激光发射器：He-Ne激光器、半导体激光器等。
2. 激光接收器：光电二极管、光电倍增管等。
3. 探测电路：信号放大器、滤波器等。
4. 数据采集系统：数据采集卡、计算机等。
5. 激光测距仪、激光雷达、激光扫描仪等。
四、实验内容与步骤1. 激光测距实验(1) 设置激光发射器和接收器，确保两者对准。
(2) 发射激光脉冲，并记录接收器接收到的信号。
(3) 根据激光脉冲发射与接收的时间差，计算目标距离。
2. 激光雷达实验(1) 设置激光雷达系统，包括激光发射器、接收器、数据处理单元等。
(2) 发射激光脉冲，并接收目标反射回来的信号。
(3) 根据激光脉冲发射与接收的时间差，计算目标距离和角度。
(4) 利用数据处理单元，获取目标的三维信息。
3. 激光扫描实验(1) 设置激光扫描仪，确保激光束在不同方向上的扫描。
(2) 记录激光束在不同方向上的接收信号。
(3) 利用数据处理单元，获取目标表面的二维信息。
4. 激光光谱分析实验(1) 设置激光光谱分析仪，包括激光发射器、光谱仪、探测器等。
激光雷达的工作原理
激光雷达的工作原理激光雷达（Lidar）是一种利用激光技术进行远距离测量和探测目标的设备，广泛应用于自动驾驶、机器人导航、环境监测等领域。
它通过发射脉冲激光并测量激光返回的时间和功率，从而获取目标物体的位置和三维信息。
本文将详细介绍激光雷达的工作原理。
一、激光发射与接收激光雷达通过激光器发射短脉冲光束，通常采用固态或半导体激光器。
这些光束集中在一个很小的角度范围内，形成一个狭窄且聚焦的光束，以便能够远距离传播和测量。
在发射激光之后，激光雷达会等待一段时间，让激光束到达目标并返回。
一旦激光束返回，激光雷达就会开始接收和记录激光返回的时间和功率。
二、测量原理激光雷达使用时间测量或相位测量原理来确定目标物体的距离。
在时间测量中，激光雷达发射脉冲激光，并记录发射和接收的时间差。
由于激光速度快，可以认为激光在空气中传播速度恒定，因此可以根据时间差计算出目标物体的距离。
相位测量则是通过测量激光的相位差来计算距离。
激光器发射的激光具有特定的频率和相位，当激光返回时，接收器会测量激光返回的相位差。
通过计算相位差的变化，可以确定目标物体的距离。
三、光电探测器激光雷达使用光电探测器来接收返回的激光。
光电探测器通常是一种高灵敏度的光电二极管（Photodiode），能够将接收到的光转化为电信号。
当激光返回并击中光电探测器时，光电探测器会产生一个电流脉冲。
该电流脉冲的幅度和时间与激光返回的光功率和时间相关。
激光雷达会记录这个电流脉冲的幅度和时间，并将其转化为距离和强度信息。
四、扫描方式激光雷达有不同的扫描方式，包括机械扫描和电子扫描。
机械扫描是通过机械部件旋转或移动激光器和探测器，使其能够扫描整个周围环境。
机械扫描激光雷达需要较长的扫描时间，但具有较高的精度和测量范围。
电子扫描则是通过电子元件控制激光束的方向，使其能够快速扫描周围环境。
电子扫描激光雷达具有高速扫描和高分辨率的优势，但测量范围相对较小。
五、数据处理与应用激光雷达通过记录和处理激光返回的时间、功率和位置信息，生成点云数据。
激光雷达的目标检测与跟踪算法研究
激光雷达的目标检测与跟踪算法研究激光雷达（Light Detection and Ranging, LiDAR）是一种能够测量目标在空间中的位置和距离的传感器。
它通过发射激光脉冲并接收反射回来的激光束，从而实现对目标的探测和距离测量。
激光雷达广泛应用于自动驾驶、机器人导航、环境感知等领域，目标检测和跟踪是激光雷达在这些应用中的关键技术之一。
一、激光雷达目标检测算法激光雷达目标检测算法的目标是从激光雷达点云数据中识别出目标的位置和形状。
这些算法通常分为基于滤波的算法和基于聚类的算法两大类。
基于滤波的算法是通过一系列的滤波操作，去除激光雷达点云中的噪声和杂散点，提取出目标的特征。
常用的滤波算法包括高斯滤波、中值滤波和自适应滤波等。
这些滤波算法可以有效降低噪声对目标检测的影响，提高检测算法的准确性和稳定性。
基于聚类的算法是将点云数据分成不同的类别，每个类别代表一个目标。
常用的聚类算法有基于密度的聚类算法和基于形状的聚类算法。
基于密度的聚类算法通过计算点云样本之间的密度来判别是否属于同一个类别，进而识别出目标。
基于形状的聚类算法则是通过计算点云的形状特征来判断是否属于同一个目标类别。
二、激光雷达目标跟踪算法激光雷达目标跟踪算法的目标是在连续的激光雷达点云数据中，追踪已被检测到的目标，并预测目标的位置和运动轨迹。
目标跟踪算法通常分为两类：基于特征的算法和基于滤波的算法。
基于特征的算法是通过提取目标的特征信息，并将其与已有的目标模型进行匹配，从而实现目标的跟踪。
常见的特征包括目标的形状、颜色、纹理等。
这些特征可以通过机器学习算法进行学习和分类，用于目标的识别和跟踪。
基于滤波的算法则是通过建立目标运动模型和观测模型，利用滤波器对目标状态进行估计和预测。
常用的滤波算法包括卡尔曼滤波、粒子滤波和扩展卡尔曼滤波等。
这些滤波算法能够有效地处理目标的不确定性和运动模型的非线性。
三、激光雷达目标检测与跟踪算法的应用激光雷达目标检测与跟踪算法在自动驾驶、机器人导航和环境感知等领域有广泛的应用。
激光雷达测绘技术的工作原理
激光雷达测绘技术的工作原理激光雷达测绘技术是一种高精度、高效率的测绘方法，在测绘、制图和地理信息系统等领域有着广泛的应用。
它基于激光器发射出的激光束，通过对目标的反射和回波信号进行测量和分析，得出准确的地理信息数据。
本文将介绍激光雷达测绘技术的工作原理及其应用。
一、激光雷达工作原理1. 发射激光束：激光雷达通过激光器发射出一束狭窄、高度聚焦的光束。
激光束具有高能量密度和单色性，能够在大气中传播。
2. 激光束与目标交互：激光束照射到目标表面后，会与目标表面发生交互作用。
这个过程中，激光束会被目标表面反射、散射和吸收。
其中，被反射和散射的激光束形成回波信号。
3. 接收回波信号：回波信号被激光雷达的接收器接收并记录。
激光雷达的接收器通常包括接收光学系统和探测器。
接收系统接收到激光束的返回信号，并将其转化为电信号。
4. 计算测距：接收到的电信号经过放大和滤波处理后，被传输到计算机系统进行数据处理。
计算机系统从接收信号中提取出关于测距的数据，并测量了激光束的旅行时间。
通过测量这个时间，可以计算出从激光雷达到目标的距离。
5. 生成点云数据：激光雷达通过不断地测量和计算，生成点云数据集合。
点云数据是由大量的点云组成，每个点云代表一个测距点。
这些点云包含有关目标地理特征的三维坐标、强度和反射性质等信息。
二、激光雷达测绘技术的应用1. 地形测绘：激光雷达测绘技术在地形测绘中起到了重要作用。
激光雷达可以快速获取地面和地形等三维信息，为制图和空间分析提供了数据基础。
这在城市规划、土地利用规划和自然灾害预警等领域具有重要价值。
2. 遥感影像处理：激光雷达可以与遥感数据融合，提供高精度的地物信息。
通过与航空影像或卫星影像相结合，可以获取地物的高程、大小和形状等详细信息，从而更好地进行遥感影像处理和物体识别。
3. 交通监测：激光雷达可以准确测量道路和交通设施的位置、形状和高度等参数。
在交通监测领域，激光雷达可以提供高精度的车辆定位和行驶轨迹，为智能交通系统的开发和交通管控提供有力支持。
激光主动探测中的“猫眼”目标识别定位算法
激光主动探测中的“猫眼”目标识别定位算法
王湛岩;刘朋;赵志刚;彭孝东
【期刊名称】《电光与控制》
【年(卷),期】2024(31)3
【摘要】激光主动探测是利用光学系统的“猫眼效应”对敌方侦察设备进行探测识别的技术,其核心技术是利用回波精准地找到敌方光学探测器的位置,从而实施对探测器的干扰或其他措施。
构建了激光主动探测中激光传输的基本模型,讨论了大气衰减、离焦量和入射角度等多种条件对激光主动探测的影响;基于激光主动探测的光电回波图像,以实际探测过程中的激光传输特性为基础,创造性地提出了回波功率、目标大小、目标形状3种判据,与传统目标检测算法相结合,实现了对敌探测设备的精确识别定位;通过实例检验,验证了该算法相较于传统算法具有更好的识别能力,且具有较强的通用性和一定的实战应用价值。
【总页数】5页(P53-57)
【作者】王湛岩;刘朋;赵志刚;彭孝东
【作者单位】中国人民解放军63895部队
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于猫眼效应的激光主动探测系统探测能力分析
2."猫眼效应"在激光主动探测中的实现
3.激光探测“猫眼”效应目标识别算法
4.“猫眼效应”激光主动探测技术影响因素分析
5.基于“猫眼效应”的激光主动探测技术应用研究
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航空激光雷达的测量技术详解
航空激光雷达的测量技术详解激光雷达作为一种高精度测量技术，被广泛应用于航空领域。
它利用激光束的发射和接收原理，测量目标物体的距离、速度以及其它相关信息，具有高分辨率、远距离测量和良好的抗干扰能力等特点。
本文将详细探讨航空激光雷达的测量技术。
首先，航空激光雷达的测量原理主要基于激光脉冲回波的时间差。
激光雷达发射脉冲激光束，经过一定的距离后被目标物体散射，并返回激光雷达接收器。
通过测量发射和接收的时间差，即激光脉冲的往返时间，就可以计算出目标物体与激光雷达的距离。
这种测量原理可以实现对目标物体在各方向上的三维坐标测量。
在航空激光雷达的测量过程中，需要考虑到大气环境对激光束传输的影响。
大气中的水汽和颗粒物会散射和吸收激光束，造成测量误差。
因此，航空激光雷达通常会通过校正算法来减小大气散射的影响。
校正算法可以利用气象数据和回波信号的特征参数来推算出大气散射的影响，并进行相应的修正，提高测量的精度和可靠性。
另外，航空激光雷达的测量精度也与雷达的扫描方式有关。
航空激光雷达通常采用机械式或电子式扫描方式。
机械式扫描方式通过机械装置旋转或摆动激光发射器和接收器，实现对目标物体的全方位测量。
电子式扫描方式则依靠电子扫描器的调控来实现对目标物体的测量。
电子式扫描方式具有扫描速度快、机械部件少等优点，但对于大范围的测量需要较高的设备要求。
不论采用何种方式，航空激光雷达的扫描方式都会直接影响到测量的效果和精度。
航空激光雷达在应用中需要解决一些挑战。
首先是目标物体的探测和识别问题。
航空激光雷达通常在飞机上安装，对地面、建筑和植被等目标物体进行测量。
这些目标物体的形状、颜色和纹理各不相同，因此需要通过图像和信号处理算法来对目标物体进行探测和识别。
其次是对目标物体的精确测量问题。
由于目标物体的形状和姿态可能多变，同时航空激光雷达受到地形和建筑物等因素的干扰，因此对目标物体的精确测量需要利用滤波算法和建模技术来分析和处理激光回波信号。
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(3)
式中 ,λ为激光波长 ;νr 为目标在径向 r速度 。 由式 ( 3)可知 , 由于多普勒频移 fd 与激光波长
λ成反比 ,激光产生的多普勒频移量比微波雷达大 许多倍 ,因而激光雷达对运动目标速度测量精度要 比微波雷达高得多 。例如 , 用 10. 6μm 的 CO2 激光 时 , 1 m / s径向速度运动的目标会产生约 189 kHz的 多普勒频移量 ,而对 35 GHz的微波雷达则只产生约 233 Hz的多普勒频移 。
第 40卷 第 7期 激 光 与 红 外 2010年 7月 LASER & INFRARED
Vol. 40, No. 7 July, 2010
文章编号 : 100125078 (2010) 0720685205
·综述与评论 ·
686
激 光 与 红 外 第 40卷
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
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
测距 ,由距离随时间的变化率计算出目标的速度 。 这种方法虽然简单 ,但测量精度不高 ,而且必须对目 标进行连续测量 。通过探测激光回波经目标调制后
产生的多普勒频移 ,不仅具有很高测量精度 ,而且单 次测量便可以得到目标的径向速度 。激光束作用于
目标产生的多普勒频移量 fd 为 [3 ] :
fd
=
2νr λ
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)
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ห้องสมุดไป่ตู้息处理方面的研究工作 。 E2mail: tao_online@163. com 收稿日期 : 2010203217;修订日期 : 2010204207
对于空间目标 ,如果知道其相对于地面固定点 的距离及相对角度 ,则该空间目标的相对位置即可 以唯一确定 。通过测量激光从发射到返回经过的飞
行时间便可以计算出探测器到目标的直线距离 L:
L = ct
(1)
2
式中 , c为光速 ; t为激光脉冲飞行时间 。由于光速
在大气层内的速度与真空中有一定差别 , 以及大气
湍流和波动 ,光速在测量范围内并不是常数 。测距
精度为 [3 ] :
ΔL
=
1 2
( cΔt + Δt c)
(2)
从式 ( 2)可以看出 , 测距精度取决光束飞行时
间 t的测量精度 Δt与光速在大气层内外的速度差
Δc。此外 ,由于回波上升前沿变化 、阈值电平漂移 、
时钟频率不稳定 、放大器及探测器噪声引起的时间
雷达 。
2. 2 几何形状估计 2. 2. 1 目标回波脉冲波形特征分析技术
对于空间目标 ,其空间尺寸使得其不同部位反 射的激光回波在时间上存在一定的时延 ,其在回波
激 光 与 红 外 No. 7 2010 黄 涛等 空间目标识别中的激光探测技术
687
的波形上表现为脉冲波形的展宽 ,对于体积特别巨 大的空间目标 ,如空间站 、大型电子侦察卫星等 ,其 回波波形可能出现变形甚至断裂 。记录反射回的激 光波形 ,可以通过分析回波的强度及展宽 、裂变情况 来判断空间目标的空间尺寸 ,估计出其大致的形状 。
在有了空间目标的位置及相对速度情况下 ,通 过一定时间观测的积累 ,可以得到空间目标的运动 矢量及其矢量速度 ,这样就可以依据得到的参数确 定空间目标的飞行轨道 [ 4 ] 。由于激光束的波束宽
度远小于微波雷达的波束宽度 ,加上激光雷达的测 距及测速精度也远高于微波雷达 ,因而利用激光雷 达确定空间目标飞行轨道的精度远高于相应的微波
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
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 。 2 激光探测空间目标识别技术 2. 1 运行轨道确定 2. 1. 1 位置确定
3. Hefei University of Technology, School of Computer & Information, Anhui Province, Hefei 230009, China)
Abstract: Space targets detection and identification is a key technology in space app lications such as space security, attack2warning, debris detection ect. Among various detection tools, laser technology has its special advantages under certain condition. Cempaved w ith the conventional space surveillance network which is composed of radar and op tical telescope, laser system can get mone information about the torget meanwhile boasts mone compact size, higher efficien2 cy. The paper introduces how to use laser to determ ine the orbit of the space target, how to estimate the target′s shape through the return signal, and how to measure the vibration spectrum of the target. A lso introduced is the development and future of the space target detection and identification by laser. Key words: laser detection; space target; identifying; inverse synthetic aperture; Cat′s eye effect; vibration identifica2 tion
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 [ 2 ] 。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 。
此外 ,对于单次探测条件下的激光遥感信号 ,由 于其波形分布信息反映了目标特性分布对回波信号 的调制 。通过对激光回波信号的小波变换 ,提取出 不同变换尺度下激光回波波形分布特征 。通过回波 的脉冲宽度和能量特征可以反映出目标的反射尺寸 和反射率信息 。通过模板匹配和模式识别技术 ,结 合典型目标与激光回波信号的调制关系 ,就可能得 到回波信号特征与目标特性的映射关系 ,并获得对 目标特性的求解结果 。对于更高精度的要求 ,可以 由多角度激光照射条件下的多次激光回波数据 ,得 到针对同一目标的时间 、空间和属性联合调制函数 的另一组值 ,可以消除目标各子部分的时间 、空间 、 属性求解的不确定性 ,从而建立起更为稳定的激光 遥感信号与目标特性关系模型 ,达到精确目标特性 求解结果 。对于提取的特征量 ,还需要通过实验的 方法验证其稳定性和有效性 。通过分析 ,提取出最 能反映目标本质的特征集 ,并通过选用合适的模式 识别方法完成对目标的识别工作 。 图 1[ 5 ]给出了对三种不同目标的回波波形分布 仿真结果以及基于小波变换的特征提取向量 。仿真 选择三种不同外形尺寸的卫星模型 ,利用激光在卫 星侧上方 ±40°范围内以 10°为步进角度进行侦察 , 得到一组回波数据 ,通过小波变换和 M ahalanobis计 算得到一组特征模板 。图中为三种卫星在方位角 30°时的激光回波数据以及其三阶小波变换分解系 数和第三阶小波系数的模极大值点 。由图可见 ,利 用波形特征提取可以有效地区分具有不同特性分布 的目标 ,完成对目标的识别工作 。