激光探测技术：抗干扰雷达

说起激光技术，人们的第一反应是杀人不见血的激光武器，而可能对激光雷达知晓不多。实际上，激光雷达以极高的时域、空域、频域分辨率和抗干扰能力，在火力控制、精确制导、目标识别、飞行器测控等军事领域，获得广泛的应用。

其实激光雷达的结构与功能与微波雷达相似，都是利用电磁波先向目标发射一个探测信号，然后将其回波信号与发射信号作比较，获得目标的有关信息，诸如位置（距离、方位、高度）、运动状态（速度、姿态）等，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。但激光雷达与微波雷达相比，由于激光的波长比微波短3～4个量级，且有波束窄、方向性好、相干性强等优点，因此激光雷达具有以下优点：一是测量精度高，比一般微波雷达高几个数量级；二是分辨率高，即角分辨率高，能精密分析目标，并可同时或依次跟踪多个目标；速度和距离分辨率高，采用远距离多普勒成像技术，可获取运动目标的清晰图像；三是抗电磁干扰能力强，隐蔽性好。光波不受无线电波干扰，激光雷达可在电子战环境中正常工作；光波能穿透等离子体鞘与核爆区，可跟踪测量再入弹头；激光波束窄、方向性好，仰角工作时对多路径效应不敏感，能跟踪超低空飞行目标，并且隐蔽性好；四是在功率相同的情况下，比微波雷达体积小、重量轻。激光雷达因其独特的发射、扫描、接收和信号处理方式在军事上得到广泛运用。

空间监视。激光雷达在空间具有精确跟踪和高清晰度成像的能力。高性能的二氧化碳激光监测传感器是一种高能量、宽频带、相干式激光雷达，能够提供高精确度的目标位移跟踪信息，并能测出敌方宇宙飞船的尺寸、形状和方向。美国空军自1969年开始，在毛伊岛建造空间目标光学观测站，先后建成了孔径为1.2m、1.6m、3.67m的光电望远镜、孔径为1.6m的深空光电探测系统、孔径为0.82m的光束定向跟踪器和孔径为0.6m的激光光束定向器，为掌握空间态势提供了大量有价值的目标信息。

海上探雷。成像激光雷达是探测水下目标的一种有效工具，其原理是使用激光光能探测水中目标。用于探雷的激光雷达还具备自动目标探测、分类和定位等功能，能够迅速探明海上水雷。

跟踪识别。20世纪70年代以来，外军着重研制与武器配套的非合作测量激光雷达，用于导弹制导、空中侦察、航天器与再入飞行器的跟踪识别等。如美国导弹精密跟踪与制导激光雷达，主要用于舰载火控系统，跟踪反舰导弹，还可用于空对空导弹制导，迎头攻击来袭的飞机。考虑到反舰导弹截面积小，海面大气对激光衰减大，激光雷达采用瞬时窄视场方案。激光雷达用于近距离主动或半主动导弹制导时，发射机采用波导CO2激光器。雷达作用距离3500米，测速范围0.8～2.5码。

大气监测。激光雷达用于化学毒剂侦测和气象观测，其灵敏度比现有设备都高。激光侦测化学毒剂设备，是激光雷达技术与光谱技术相结合的产物。它探测灵敏度高，能远距离、实时测量化学毒剂的种类及其浓度随时间和空间连续变化的详细情况，并将测量结果以图形显示出来。激光侦测系统一般采用灵敏度很高的外差探测差分吸收法，其原理是：每种毒剂分子都具有特定的吸收光谱，激光发射机同时发射两种不同波长的激光，其中一种波长的激光被待测毒剂分子吸收，而另一波长的激光完全不被它吸收。两种不同波长的激光同时通过待测毒剂扩散的区域，由于大气悬浮粒子的散射，产生后向散射信号。接收机收到这种回波信号，在探测器上它与本振光混频，产生的中频信号经放大输入数据处理线路或直接显示。被待测毒剂分子吸收过的激光回波信号与未被毒剂分子吸收的激光回波信号之差，就是待测毒剂吸收程度，亦即毒剂分子浓度的直接测量。调谐激光波长，就可识别不同种类的毒剂。如美国区域侦毒CO2激光雷达系统，它可安装在固定的遥测站，探测沙林、棱曼、糜烂性毒气等化学毒剂，确定其浓度和扩散方向。美国空军要求其作用距离大于1.6千米。该系统以差分吸收方式工作时，探测、识别各种汽化物和小的悬浮粒子，以差分散射方式工作时，探测、区分大的悬浮粒子。

指挥引导。这种激光雷达可用于航天器对接、会合的精确制导，卫星对卫星的跟踪、测距和高分辨力测速，以及用于地形和障碍物的回避等。如美国激光障碍物和地形回避警戒系统。它主要安装在直升机、固定翼飞机上，用于地形和障碍物回避，多普勒导航、悬停以及武器火控，也可用于巡航导弹制导和坦克等兵器的火控系统。其最大特点是有一个程序可控、多调制方式的CO2激光器，能发射7种不同调制波形。在障碍物和地形回避中，采用脉冲外差探测，直升机防撞激光雷达能达到作用距离400米，分辨直径1.4毫米的电线。在多普勒导航中，用频偏零拍探测，它的作用距离1000～10000米，速度分辨力为0.01米/秒。