1。1  激光雷达

随着1960年世界上第一台激光器的诞生，激光丰富多彩的运用就相伴而生了[1]。其中吸引众多研究兴趣的便是采用了激光技术的激光雷达。它的工作原理与微波雷达十分相似，利用可见光或红外波段电磁波作为探测媒介发向目标，然后接收从目标反射回的信号，通过处理得到目标的距离，方位，形状等有关信息，因此可以用于目标跟踪、精确制导、地理测绘、自然灾害预测等多方面[2]。

1。1。1  激光雷达的原理

激光雷达是指以激光作为载波，其振幅、相位、频率作为信息载体，以光电探测器作为接收器件，以光学望远镜做为天线的光雷达[3]。激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别，且依赖于普通雷达所采用的探测技术[4]。激光雷达的工作光谱段在红外到紫外之间，工作时首先向被测物体发射一束激光，接收到反射信号之后，根据反射信号的响应时间、信号强弱程度和频率变化等参数，利用多普勒频移等特性，确定被测目标的距离、方位以及运动速度[5]。

1。1。2  激光雷达的特点

随着激光技术和相关器件及其技术的逐渐成熟，激光雷达已取得了长足的发展，其独特的技术优势越来越被人们所认识。实践证明，激光雷达具有以下极大明显优点：

（1）工作频率非常高（较微波高3、4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，有效的绝对带宽很宽，能产生极窄的脉冲（纳秒至飞秒量级），以实现高精度（可达厘米量级）测距。分辨率高是激光雷达最主要的优点，很多应用都是基于此。

（2）单色性和相干性好

气体激光器的频谱宽度可达10-3nm量级，而且频率稳定度能做到很高，可实现高灵敏度外差接收。

（3）能量高度集中

用很小的准直孔径（约10cm）即可获得很高的天线增益和极窄的波束（约1mrad），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。且由于光束窄，在其传播路径上才能被接收到，不易被地方截获，自身隐蔽性强，抗干扰能力强。论文网

（4）体积小，轻便

普通的微波雷达体积十分巨大。

同样，激光雷达也有如下的缺点:

（1）激光雷达的工作会受到大气环境的影响，且干扰程度较大，当天气环境恶劣时，激光雷达可以作用的距离会降低很多。

（2）激光光束窄同时有利也有弊，在搜索范围较广的情况下，不容易搜索到目标。一般采取的方法是采用其它设备进行大范围、快速粗略目标搜索，将目标限定到一定范围后，由激光雷达系统实现对目标的精密跟踪测量。

1。1。3  激光雷达的国内外研究现状

1。2  扫描成像系统

1。2。1  成像激光雷达

成像激光雷达是一种十分重要的激光雷达，除了可以提供目标的距离、方位以及运动速度之外，还能获得目标的三维空间坐标、形状等三维立体信息和参数，是目前研究开发的重点，有广泛的应用前景。成像激光雷达的关键技术包括高功率质量的激光器、高性能的二维扫描技术、高灵敏度接收器和图像处理及目标识别算法。

机载激光屏幕成像系统是近些年发展起来的新型技术[7]。西方主要发达国家在激光扫描探测和成像技术方面进行了大量的研究，并已开发出相应的实用系统和数据处理软件系统，在现实的使用中表现出强大的功能。该系统在地形地貌信息获取，尤其在冰雪、沙地、湿地、森林等困难地区的地形地貌信息获取方面有着重大作用[8]。