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直接测距型 主动成像系统发展现状

徐正平,沈宏海,许永森

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徐正平, 沈宏海, 许永森. 直接测距型 主动成像系统发展现状[J]. , 2015, 8(1): 28-38. doi: 10.3788/CO.20150801.0028
引用本文: 徐正平, 沈宏海, 许永森. 直接测距型 主动成像系统发展现状[J]. , 2015, 8(1): 28-38.doi:10.3788/CO.20150801.0028
XU Zheng-ping, SHEN Hong-hai, XU Yong-sen. Review of the development of laser active imaging system with direct ranging[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 28-38. doi: 10.3788/CO.20150801.0028
Citation: XU Zheng-ping, SHEN Hong-hai, XU Yong-sen. Review of the development of laser active imaging system with direct ranging[J].Chinese Optics, 2015, 8(1): 28-38.doi:10.3788/CO.20150801.0028

直接测距型 主动成像系统发展现状

doi:10.3788/CO.20150801.0028
基金项目:中国科学院航空光学成像与测量重点实验室开放基金资助项目(No.Y2HC1SR12B);中国科学院国防科技创新基金资助项目(No.CXJJ-14-S123)
详细信息
    通讯作者:

    徐正平(1983—),男,河南许昌人,博士,副研究员,2006年于东北师范大学获得学士学位,2011年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事计算成像及航空遥感器电子学设计方面的研究。E-mail:xuzp090@163.com

    沈宏海(1976—),男,博士,研究员,1998年于山东大学获得学士学位,2001年、2009年于中国科学院研究生院分别获得硕士、博士学位,主要从事新型航空光学遥感技术及其光电集成方面的研究。E-mail:shenhh@ciomp.ac.cn

    许永森(1981—),男,河南信阳人,博士,副研究员,2003年于吉林大学获得学士学位,2009 于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事航空遥感器方面的研究。E-mail:pm13l@sina.com

  • 中图分类号:TN958.98;TJ7625.332;TJ439.2

Review of the development of laser active imaging system with direct ranging

  • 摘要:对直接测距型 主动成像系统进行了深入研究。按照工作方式分类介绍了国外相关研究机构 主动成像系统的工作原理及系统参数, 归纳总结并比较分析了各工作方式的优缺点。分析认为:基于单点或小面阵探测器配合光机扫描方案可实现较远作用距离, 但其对 器重频要求较高, 后续数据处理复杂, 且系统体积、功耗较大;而基于Flash探测器的 主动成像系统易于实现小型化, 对 器重频要求较低。作用距离受限问题可通过电子扫描得以有效解决。在具体应用时, 需根据实际需求, 综合考虑系统体积、质量、功耗、 器输出峰值功率及脉冲重复频率、所能获取的探测器类型、后续数据处理能力等多种因素折衷选取。

  • 图 1OWS系统工作原理示意图

    Figure 1.Schematic diagram of working principle of OWS system

    图 2OWS系统在Hellas直升机上安装图片

    Figure 2.Picture of OWS system installed in Hellas helicopter

    图 3OWS系统获取的实验图像

    Figure 3.Image gained by OWS system

    图 43D-LZ系统在各种模式下获取的目标图像

    Figure 4.Target image obtained with 3D-LZ system in several modes

    图 5CZMIL系统工作原理示意图

    Figure 5.Schematic diagram of working principle of CZMIL system

    图 6CZMIL系统设计加工的圆形菲涅耳透镜实物图

    Figure 6.Physical image of circular Fresnel prism designed for CZMIL system

    图 7CZMIL系统获取的地物图像

    Figure 7.Image on the ground gained by CZMIL system

    图 8KIDAR-B25系统装置图

    Figure 8.Image of KIDAR-B25 system apparatus

    图 9KIDAR- B25系统在精确控制模式下获取的图像

    Figure 9.Image gained in precision mode with KIDAR-B25 system

    图 10KIDAR- B25系统在实时控制模式下获取的图像

    Figure 10.Image gained in real-time mode with KIDAR-B25 system

    图 11Gen-I系统光路示意图

    Figure 11.Sketch of optical path of Gen-I system

    图 12Gen-I系统获取的目标图像

    Figure 12.Target image gained by Gen-I system

    图 13Gen-Ⅲ系统光路示意图

    Figure 13.Sketch of optical path of Gen-Ⅲ system

    图 14Gen-Ⅲ系统对500 m坦克照明及距离图像

    Figure 14.Illuminating and range image of a tank obtained with Gen-Ⅲ system in 500 m distance

    图 15JIGSAW系统样机

    Figure 15.Prototype of JIGSAW system

    图 16JIGSAW系统获取的高隐藏目标图像

    Figure 16.Highly camouflaged target image gained by JIGSAW system

    图 17光纤扫描 主动成像系统工作原理示意图

    Figure 17.Schematic diagram of working principle of optical fiber scanning laser active imaging system

    图 18ASC专利技术探测器工作原理示意图

    Figure 18.Operational sketch of sensor with ASC patent

    图 19ASC公司flash LADAR对1 km以外目标所成图像

    Figure 19.Image of target beyond 1 km gained by flash LADAR from ASC Corporation

    图 20ASC公司flash LADAR“透视”能力测试

    Figure 20.1 Penetrating performance test of flash LADAR from ASC Corporation

    图 21Ball公司第5代flash LADAR实物图

    Figure 21.Physical image of 5thgeneration flash LADAR from Ball Corporation

    图 22ESFL工作原理示意图

    Figure 22.Schematic diagram of working principle of ESFL system

    图 23ESFL应用示意图

    Figure 23.Sketch of ESFL system application

    表 1Gen-Ⅰ、Gen-Ⅲ系统和JIGSAW系统指标参数

    Table 1.Parameter of Gen-Ⅰ,Gen-Ⅲ and JIGSAW system

    Gen-Ⅰ Gen-Ⅲ JIGSAW
    Laser Passively Q-Switched Nd∶YAG Micro-chip Laser
    Laser wavelength 532 nm
    Repeated frequency/kHz 1 5~10 16
    Energy per pulse/μJ 30 33 4
    Pulse length(FWHM)/ps 380 700 300
    Detector 4×4 GM APD 32×32 GM APD
    Pixel pitch 100 μm
    Receive aperture diameter/cm 5 7.5
    Focal length / 30.0 cm
    Illuminated way / 32×32 diffraction beam splitter
    Range resolution/cm / 15 40
    Scanning mirror Two single axis Two axis Risley prism
    Weight / 6 kg /
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出版历程
  • 收稿日期:2014-11-13
  • 录用日期:2015-01-13
  • 刊出日期:2015-01-25

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