哈工大激光雷达课件一——激光雷达基本知识
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④成像雷达（测量目标不同部位的反射强度 和距离等信号）;
⑤差分吸收雷达（目标介质对特定频率光的 哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基 本 知 识 6. 激光雷达的应用
跟踪 成像制导 三维视觉系统 测风 大气环境监测 主动遥感
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基
本
知 识 7. 研究内容及关键技术
宏
观
跟踪测量精度 评
综
合
性
作用距离
雷
达
种
类 价 能
微波雷达
下 上
目标搜索和捕获能力
上
目标识别能力
下
全天候工作能力
上
抗电子干扰能力
下
抗反辐射导弹能力
下
抗隐身目标能力
下
低仰角跟踪能力
下
低截获概率能力
下
多目标探测和跟踪能力
上
技术成熟程度
上
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基
本知识
毫米波雷达
中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
制导激光雷达
化学/生物战剂探测激光雷达
水下探测激光雷达
空间监视激光雷达
机器人三维视觉系统
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
三、发展概况
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
池 激 光 雷 “火池”(Firepond)激光雷达，是由美国麻 达省理工学院林肯实验室(MIT)于60年代末研
Detection And Ranging)，这里所谓的光实际 上是指激光。现在，普遍采用LADAR这个术 语，以区别于原始而低级的LIDAR。
以后世界上陆续提出并实现：激光多普勒 雷达、激光测风雷达、激光成像雷达、激 光差分吸收雷达、拉曼散射激光雷达、微 脉冲激光雷达哈、工大激激光雷光达课件合一——成激光孔雷达基径雷达、激光
激光雷达
上 下 下 上 下 上 上 上 上 上 下 下
基
本
3. 激光雷达的优点
知
4. 工作频率非常高，较微波高3~4
识
个数量级。
激光作为雷达辐射源探测运动目
标时多普勒频率非常高，因而速
度分辨率极高。
工作频率处于电子干扰频谱和微
波隐身有效频率之外，有利于对
抗电子干扰和反隐身。
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
本知识
基 本 知 识 5. 激光雷达的基本体制
同微波雷达一样，可以依据信号形式、探
测方式和测量原理等对激光雷达体制进行
分类。
按不同信号形式:
①脉冲
②连续波
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基 本 知 识 按不同功能:
①跟踪雷达（测距和测角）;
②测速雷达（测量多普勒信息）;
③动目标指示雷达（目标的多普勒信息）;
基 本 知
能量高度集中。
识用很小的准直孔径（10cm左右）即可获得很高的天线增益和极窄的波
束（1mrad左右），而且无旁瓣，因而可实现高精度测角（优于 0.1mrad）、单站定位、低仰角跟踪和高分辨率三维成像，且不易被 敌方截获，自身隐蔽性强。 单色性和相干性好。 气体激光器的谱线宽度可达10-3~10-4nm，而且频率稳定度能做得很 高，可实现高灵敏度外差接收。
制的。70年代初，林肯实验室演示了火池 雷达精确跟踪卫星的能力。
基 本 知
② 光电探测器。
识 适合于激光雷达用的光电探测器主要有PIN光电二极管、硅雪崩二 极管(SiAPD)、光电导型碲镉汞(HgCdTe)探测器和光伏型碲镉汞探 测器 ③ 光学天线 ④ 透射式望远镜（开普勒、伽利略） ⑤ 反射式望远镜（牛顿式、卡塞哥伦） ⑥ 收发合置光学天线 ⑦ 收发分置光学天线 ⑧ 自由空间光路 ⑨ 全光纤光路 ⑩ 波片（四分之一、二分之一） ⑪ 分束镜、合束镜、布鲁斯特窗片
5. 激光差分吸收雷达 工作原理、设计方法、典型举例
6. 信号处理方法 微弱信号检测、数字化处理与算法
7. 数据处理方法 数据反演、显示
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
一、基本知识
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基
本
激光雷达的概念及内涵
知
“雷达”(RADAR-Radio
识
激光雷达技术（1）
基本知识、应用前景、发展概况
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
程 主 要 内 容
绪论 基本知识、应用前景、发展概况
激光雷达基本理论 雷达方程、探测方式、传输特性、天线特性等
3. 激光成像雷达 工作原理、设计方法、典型举例
4. 激光测风雷达 工作原理、设计方法、典型举例
Detection And Ranging)。传统的
雷达是以微波和毫米波作为载
波的雷达，大约出现1935年左
右。
最早公开报道提出激光雷达的 概念是: 1967年美国国际电话和 电报公司提出的，主要用于航 天飞行器交会对接，并研制出 哈工大激光雷达课件一——激光雷达基
本知识
基 本 知 识 早期，人们还叫过光雷达(LIDAR-Light
本知识
基
本
2. 激光雷达与微波雷达的异同
知
激光雷达是以激光器为辐射源
识
的雷达，它是在微波雷达技术
基础上发展起来的，两者在工
作原理和结构上有许多相似之
处
工作频率由无线电频段改变成 了光频段，
雷达具体结构、目标和背景特
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
一 基 本 知 识
表1-1各种频段雷达综合性能的宏观比较
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基
本
④ 光学扫描器。
知
⑤ 多面体扫描器，利用多面体（6-
识
Leabharlann Baidu
12面）的转动来扫描，优点是
扫描线性好、精度高，缺点是体
积大、价格高；
⑥ 检流计式振镜扫描器，扫描角 15；
⑦ 声子偏转器，利用声光效应使入 射光线产生偏转而实现光扫描， 声光偏转器的扫描角不大，一般 哈工大激光雷达课件一——激光雷达基
激光器技术
探测器及探测技术
大气传输特性
激光雷达理论
信号处理技术
数据处理技术
控制技术
光学系统设计与加工技术
机械设计与加工技术
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
二、应用前景
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
二
侦察用成像激光雷达
应用前景 障碍回避激光雷达
大气监测激光雷达
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基
本
4. 激光雷达的基本构成
知
① 激光器。
识
激光器是激光雷达的核心器件。
激光器种类很多，性能各异，
究竟选择哪种激光器作为雷达
辐射源，往往要对各种因素加
以综合考虑，其中包括：波长、
大气传输特性、功率、信号形
式、功率要求、平台限制（体
积、重量和功耗）、对人眼安 哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
⑤差分吸收雷达（目标介质对特定频率光的 哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基 本 知 识 6. 激光雷达的应用
跟踪 成像制导 三维视觉系统 测风 大气环境监测 主动遥感
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基
本
知 识 7. 研究内容及关键技术
宏
观
跟踪测量精度 评
综
合
性
作用距离
雷
达
种
类 价 能
微波雷达
下 上
目标搜索和捕获能力
上
目标识别能力
下
全天候工作能力
上
抗电子干扰能力
下
抗反辐射导弹能力
下
抗隐身目标能力
下
低仰角跟踪能力
下
低截获概率能力
下
多目标探测和跟踪能力
上
技术成熟程度
上
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基
本知识
毫米波雷达
中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
制导激光雷达
化学/生物战剂探测激光雷达
水下探测激光雷达
空间监视激光雷达
机器人三维视觉系统
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
三、发展概况
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
池 激 光 雷 “火池”(Firepond)激光雷达，是由美国麻 达省理工学院林肯实验室(MIT)于60年代末研
Detection And Ranging)，这里所谓的光实际 上是指激光。现在，普遍采用LADAR这个术 语，以区别于原始而低级的LIDAR。
以后世界上陆续提出并实现：激光多普勒 雷达、激光测风雷达、激光成像雷达、激 光差分吸收雷达、拉曼散射激光雷达、微 脉冲激光雷达哈、工大激激光雷光达课件合一——成激光孔雷达基径雷达、激光
激光雷达
上 下 下 上 下 上 上 上 上 上 下 下
基
本
3. 激光雷达的优点
知
4. 工作频率非常高，较微波高3~4
识
个数量级。
激光作为雷达辐射源探测运动目
标时多普勒频率非常高，因而速
度分辨率极高。
工作频率处于电子干扰频谱和微
波隐身有效频率之外，有利于对
抗电子干扰和反隐身。
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
本知识
基 本 知 识 5. 激光雷达的基本体制
同微波雷达一样，可以依据信号形式、探
测方式和测量原理等对激光雷达体制进行
分类。
按不同信号形式:
①脉冲
②连续波
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基 本 知 识 按不同功能:
①跟踪雷达（测距和测角）;
②测速雷达（测量多普勒信息）;
③动目标指示雷达（目标的多普勒信息）;
基 本 知
能量高度集中。
识用很小的准直孔径（10cm左右）即可获得很高的天线增益和极窄的波
束（1mrad左右），而且无旁瓣，因而可实现高精度测角（优于 0.1mrad）、单站定位、低仰角跟踪和高分辨率三维成像，且不易被 敌方截获，自身隐蔽性强。 单色性和相干性好。 气体激光器的谱线宽度可达10-3~10-4nm，而且频率稳定度能做得很 高，可实现高灵敏度外差接收。
制的。70年代初，林肯实验室演示了火池 雷达精确跟踪卫星的能力。
基 本 知
② 光电探测器。
识 适合于激光雷达用的光电探测器主要有PIN光电二极管、硅雪崩二 极管(SiAPD)、光电导型碲镉汞(HgCdTe)探测器和光伏型碲镉汞探 测器 ③ 光学天线 ④ 透射式望远镜（开普勒、伽利略） ⑤ 反射式望远镜（牛顿式、卡塞哥伦） ⑥ 收发合置光学天线 ⑦ 收发分置光学天线 ⑧ 自由空间光路 ⑨ 全光纤光路 ⑩ 波片（四分之一、二分之一） ⑪ 分束镜、合束镜、布鲁斯特窗片
5. 激光差分吸收雷达 工作原理、设计方法、典型举例
6. 信号处理方法 微弱信号检测、数字化处理与算法
7. 数据处理方法 数据反演、显示
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
一、基本知识
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基
本
激光雷达的概念及内涵
知
“雷达”(RADAR-Radio
识
激光雷达技术（1）
基本知识、应用前景、发展概况
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
程 主 要 内 容
绪论 基本知识、应用前景、发展概况
激光雷达基本理论 雷达方程、探测方式、传输特性、天线特性等
3. 激光成像雷达 工作原理、设计方法、典型举例
4. 激光测风雷达 工作原理、设计方法、典型举例
Detection And Ranging)。传统的
雷达是以微波和毫米波作为载
波的雷达，大约出现1935年左
右。
最早公开报道提出激光雷达的 概念是: 1967年美国国际电话和 电报公司提出的，主要用于航 天飞行器交会对接，并研制出 哈工大激光雷达课件一——激光雷达基
本知识
基 本 知 识 早期，人们还叫过光雷达(LIDAR-Light
本知识
基
本
2. 激光雷达与微波雷达的异同
知
激光雷达是以激光器为辐射源
识
的雷达，它是在微波雷达技术
基础上发展起来的，两者在工
作原理和结构上有许多相似之
处
工作频率由无线电频段改变成 了光频段，
雷达具体结构、目标和背景特
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
一 基 本 知 识
表1-1各种频段雷达综合性能的宏观比较
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基
本
④ 光学扫描器。
知
⑤ 多面体扫描器，利用多面体（6-
识
Leabharlann Baidu
12面）的转动来扫描，优点是
扫描线性好、精度高，缺点是体
积大、价格高；
⑥ 检流计式振镜扫描器，扫描角 15；
⑦ 声子偏转器，利用声光效应使入 射光线产生偏转而实现光扫描， 声光偏转器的扫描角不大，一般 哈工大激光雷达课件一——激光雷达基
激光器技术
探测器及探测技术
大气传输特性
激光雷达理论
信号处理技术
数据处理技术
控制技术
光学系统设计与加工技术
机械设计与加工技术
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
二、应用前景
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
二
侦察用成像激光雷达
应用前景 障碍回避激光雷达
大气监测激光雷达
哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识
基
本
4. 激光雷达的基本构成
知
① 激光器。
识
激光器是激光雷达的核心器件。
激光器种类很多，性能各异，
究竟选择哪种激光器作为雷达
辐射源，往往要对各种因素加
以综合考虑，其中包括：波长、
大气传输特性、功率、信号形
式、功率要求、平台限制（体
积、重量和功耗）、对人眼安 哈工大激光雷达课件一——激光雷达基 本知识