机载海洋激光雷达发展综述

第22卷　第3期

1998年6月激　　光　　技　　术LASERTECHNOLOGYVol.22,No.3June,1998

机载海洋激光雷达发展综述

陈文革　黄铁侠　卢益民

(华中理工大学,武汉,430074)

摘要:全面地介绍了国内外机载海洋激光雷达的发展历史,对该技术的各个发展阶段进行了

评述,最后对其今后的发展趋势做了展望。

关键词:机载　海洋　激光雷达　测深　水文勘测　潜艇　水雷　鱼群

Surveyofairborneoceaniclidar

ChenWenge,HuangTiexia,LuYiming

(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,430074)

Abstract:Acomprehensivesummarizationfortheis

http://mentontheeachphasesisshown.FinallyKeywords:airborne　ocean　lidar　depth　underwatermine

　fish

言

,通过发射大功率窄脉冲激光,。与声纳技术相比,尽管机载海洋激光雷达的探测距离小,,此外,它还具有很强的机动性、运行成本低和易于操作等许多优点。由于具有这些优点,机载海洋激光雷达可以广泛用于海水水文勘测(包括浅海水深、海底地貌测绘、海水光学参数的遥测等)、水下潜艇探测、水雷探测、鱼群探测、海洋环境污染监测等众多领域。目前,声纳在深水探测方面仍然是唯一的主要技术,而在浅水探测方面,机载海洋激光雷达已经显示出比声纳更强的竞争力,是一种极具诱惑力的新技术。

自1968年第一个激光海水测深系统研制成功以来[1],国内外近十个国家,先后开展了机载海洋激光雷达的研究工作,研制或生产了十余个机载海洋激光雷达系统。特别是90年代以来,半导体泵浦大功率、高脉冲重复频率Nd∶YAG激光器技术的进步和实用化,导致了世界范围内机载海洋激光雷达系统研究的又一个新的高潮,各国争相研制新一代实用化的雷达系统,应用范围也逐渐扩大,同时一些新的国家(包括中国、法国等)也加入到机载海洋激光雷达的研制行列中来,使得这一技术成为了海洋探测研究方面的一大热点。

世界上机载海洋激光雷达技术从目前我们已经掌握的文献来看,国外开展机载海洋激光雷达技术研究的国家,主要有美国[2～7]、加拿大[8,9]、瑞典[10～16]、澳大利亚[17～20]、俄国[21～23]、法国[24,25]、荷兰[26]和中国[27～30]等。除了俄国公开发表的文献较少,不便比较以外,总的来看,美国、加拿大、瑞典、澳大利亚四个国家,开展研究的时间比较长,技术水平一直处于领先地位,基本上代表了机载海洋激光雷达的发展水平和发展方向。

遗憾的是,国内外关于机载海洋激光雷达的综述性文章不多[15,18,27,28],而且都不很全面,特别是缺乏对90年代以来技术的新发展的介绍,我们正是在这样一种情况下,希望通过比较

148　激　　光　　技　　术1998年6月全面地介绍机载海洋激光雷达技术的发展历史,特别是目前国外的技术水平和发展动态,对我国这方面的研究工作有所帮助,推动该技术在更广泛领域的应用。

我们将主要介绍美国、加拿大、瑞典、澳大利亚四国的研究情况,对其他国家仅做一些简要的概述;然后,我们对机载海洋激光雷达的发展过程进行评述;最后,展望今后的发展趋势。

一、世界主要国家的发展概况

11美国　美国是开展海洋激光雷达技术研究最早的国家,美国Syracuse大学1968年(Hickman和Hogg于1969年发表)建造了世界上第一个激光海水深度测量系统[1],首次阐述了激光水深测量技术的可行性,初步建立了海洋激光雷达技术的理论基础;此后,美国海军研制成功机载脉冲激光测深系统PLADS(PulsedLightAirborneDepthSounder),并于1971年进行了试验;而美国NASA研制成功机载激光水深测量器ALB(AirborneLaserBathymeter)[2],于1971年至1974年进行了试验,采用50Hz的Nd∶YAG激光器,在圆盘透明度时的测深10m左右(有效衰减系数01175m-1);70年代末NASA录能力的机载水文激光雷达AOL(AirborneOceanographic)[3],2kW氦氖激光器,绘制出水深小于10m的海底地貌;80,,采用水晶契实现圆扫描,接收信号动态范围采样频率,采用对数放大器、,,人工识别和再处理,具有5MIPS的处理速度,1～2个数量级,因此,准备采用新的计算机系统,,以保证任何可行的算法都可以实时实现[4]。该系统。

90Optech公司为美国ArmyCorpsofEngineers研制了一种实用的水文勘测系统S(ScannedHydrographicOperationalAirborneLidarSurvey)[5],利用贝尔212直升机为载体,飞行高度200～1000m,飞行速度0～100kn,具有先进的GPS定位和定高功能,采用200Hz的Nd∶YAG激光器,绿光与红外光共线扫描方式,特别增加了第三个光通道,利用647nm的红光的喇曼后向散射进行海面检测以及海面、陆地的区分,喇曼回波全部来自水体的后向散射,没有海面的反射成分,并且受风速和天顶角的影响很小,独立的红外和喇曼海面通道保证了20°天顶角以内可靠、精确的海面定位。

美国Northrop公司为DARPA研制和生产了蓝绿激光机载探雷系统ALARMS(AirborneLaserRadarMineSensor),其原型机在California海岸进行了成功的试验,被认为大大地提高了海军探测水雷的能力。该系统具有自动、实时检测功能,三维定位能力,定位分辨率高,可24h工作,采用卵形扫描方式,直升机始终位于扫描模式的中心,扫描的前部显示扫描点的彩色编码深度,后部根据扫描点的相关性将实彩色变为闪烁的白色,显示可疑的水下目标,并具有缩放功能。

美国Kaman航天公司光电开发中心的B.L.Ulich和R.N.Keeler还首先提出了机载水下成像激光雷达的概念[6,7],并于1988年开始系统研制,1993年10月进 …… 此处隐藏：7048字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……