目 錄
第1章 緒論001
1.1 激光雷達的特點與分類002
1.1.1 激光雷達的特點002
1.1.2 激光雷達的分類003
1.2 激光雷達的發(fā)展現狀004
1.2.1 國外激光雷達的發(fā)展現狀004
1.2.2 國內激光雷達的發(fā)展現狀008
1.3 激光雷達的應用009
1.3.1 空間探測激光雷達009
1.3.2 交會對接激光雷達010
1.3.3 大氣探測激光雷達010
1.3.4 測風激光雷達010
1.3.5 導航避障激光雷達011
1.3.6 無人駕駛車載激光雷達012
1.3.7 水下探測機載激光系統(tǒng)013
1.3.8 化學/生物戰(zhàn)劑探測激光雷達013
1.3.9 制導激光雷達014
1.4 激光雷達的主要技術與性能指標015
1.4.1 技術指標015
1.4.2 環(huán)境適應性015
1.4.3 安全等級016
參考文獻017
第2章 激光雷達距離方程020
2.1 激光雷達距離方程的基本形式021
2.2 激光雷達距離方程的幾種應用形式022
2.2.1 小目標探測激光雷達距離方程022
2.2.2 擴展目標探測激光雷達距離方程022
2.2.3 線目標探測激光雷達距離方程023
2.2.4 合作目標探測激光雷達距離方程023
2.2.5 軟目標探測激光雷達距離方程024
2.2.6 單光子探測激光雷達距離方程025
2.2.7 連續(xù)波激光雷達距離方程026
2.2.8 激光雷達信噪比方程026
2.3 激光雷達距離方程的主要影響因素027
2.3.1 激光光束特性027
2.3.2 目標特性028
2.3.3 大氣衰減特性035
2.3.4 檢測能力037
參考文獻041
第3章 激光雷達發(fā)射機042
3.1 激光雷達發(fā)射機的構成與主要功能043
3.2 激光雷達發(fā)射機的工作原理043
3.3 激光雷達發(fā)射機的總體設計045
3.3.1 光束特性參數045
3.3.2 電光效率049
3.3.3 環(huán)境適應性050
3.3.4 熱控方式051
3.4 常用的激光雷達光源054
3.4.1 半導體激光器055
3.4.2 半導體泵浦固體激光器057
3.4.3 光纖激光器058
3.4.4 微片級激光雷達光源062
3.5 激光雷達發(fā)射機常用調制方法及原理068
3.5.1 電光調制069
3.5.2 聲光調制072
3.5.3 磁光調制074
3.5.4 直接調制075
3.5.5 空間光調制器076
3.6 激光雷達發(fā)射機波形設計076
3.6.1 振幅調制設計077
3.6.2 頻率調制設計077
3.6.3 相位調制設計078
3.6.4 脈沖調制設計079
參考文獻081
第4章 激光雷達接收機083
4.1 激光雷達接收機的構成與主要功能084
4.2 激光雷達接收機的體制分類084
4.2.1 直接探測接收084
4.2.2 相干探測接收085
4.3 激光雷達接收機的工作原理086
4.3.1 直接探測接收機的工作原理086
4.3.2 相干探測接收機的工作原理087
4.4 激光雷達接收機的總體設計091
4.4.1 探測器特性參量091
4.4.2 接收系統(tǒng)的特性參量093
4.5 激光雷達接收機的設計096
4.5.1 直接探測接收的設計096
4.5.2 相干探測接收的設計101
參考文獻106
第5章 激光雷達光學系統(tǒng)108
5.1 基本概念109
5.1.1 F數或NA109
5.1.2 視場110
5.1.3 空間分辨率110
5.1.4 像差評價111
5.2 激光雷達光學系統(tǒng)的總體設計111
5.3 激光雷達光學結構的基本形式112
5.3.1 準直光學系統(tǒng)112
5.3.2 半導體激光整形發(fā)射系統(tǒng)113
5.3.3 變波束發(fā)射光學系統(tǒng)115
5.3.4 基于單點探測器的接收光學系統(tǒng)117
5.3.5 基于陣列探測器的接收光學系統(tǒng)117
5.3.6 基于四象限探測器的接收光學系統(tǒng)117
5.3.7 相干光體制接收光學系統(tǒng)118
5.4 激光雷達光束指向控制方式118
5.4.1 振鏡掃描119
5.4.2 快速反射鏡掃描120
5.4.3 光楔掃描121
5.4.4 MEMS掃描122
5.4.5 轉鼓掃描124
5.4.6 條紋管掃描125
5.4.7 相控陣掃描125
5.4.8 相控級聯掃描127
5.4.9 典型掃描體制的比較128
5.5 激光雷達光學系統(tǒng)設計的其他內容129
5.5.1 背景光抑制129
5.5.2 雜散光的抑制131
5.5.3 光學增益改變方法132
5.5.4 瞄準望遠鏡133
參考文獻133
第6章 激光雷達信息處理機135
6.1 激光雷達信息處理機的構成與主要功能136
6.2 激光雷達信息處理機的工作原理137
6.2.1 測時原理137
6.2.2 測頻原理139
6.2.3 測角原理140
6.2.4 成像原理140
6.2.5 強度測量原理142
6.3 激光雷達信息處理機的設計143
6.3.1 總體設計143
6.3.2 方案設計144
6.4 激光雷達信息處理機的數據處理147
6.4.1 距離信息處理147
6.4.2 頻率信息處理154
6.4.3 成像與顯示處理158
6.4.4 強度信息處理159
6.5 激光雷達點云處理160
6.5.1 點云濾波161
6.5.2 點云分割162
6.5.3 目標識別163
參考文獻164
第7章 交會對接激光雷達166
7.1 交會對接激光雷達概述167
7.1.1 主要特點167
7.1.2 主要應用168
7.1.3 主要功能169
7.1.4 主要性能指標170
7.2 交會對接激光雷達的組成170
7.2.1 合作目標171
7.2.2 激光雷達主機171
7.2.3 系統(tǒng)軟件176
7.3 交會對接激光雷達的工作原理177
7.3.1 坐標系定義178
7.3.2 跟蹤測量原理179
7.4 交會對接激光雷達的工作方式181
7.4.1 捕獲182
7.4.2 跟蹤182
7.4.3 掃描成像183
7.4.4 目標切換與識別183
7.5 交會對接激光雷達的系統(tǒng)設計184
7.5.1 安全性184
7.5.2 可靠性185
7.5.3 測量體制188
7.5.4 掃描方式189
7.6 交會對接激光雷達系統(tǒng)的校準與測試191
7.6.1 角度與距離的校準192
7.6.2 角度與距離的測試193
參考文獻194
第8章 環(huán)境感知激光雷達195
8.1 環(huán)境感知激光雷達的特點196
8.1.1 感知對象196
8.1.2 主要應用196
8.1.3 主要功能197
8.1.4 主要性能指標198
8.2 環(huán)境感知激光雷達的組成199
8.2.1 系統(tǒng)組成199
8.2.2 激光發(fā)射系統(tǒng)200
8.2.3 光學天線200
8.2.4 多通道接收201
8.2.5 數據采集與處理201
8.2.6 圖像處理與顯示201
8.3 環(huán)境感知激光雷達的工作方式202
8.3.1 三維成像探測202
8.3.2 環(huán)境信息生成203
8.3.3 障礙物檢測204
8.3.4 安全路徑規(guī)劃205
8.4 環(huán)境感知激光雷達的設計206
8.4.1 激光波段選擇206
8.4.2 高密度成像設計208
8.4.3 高速成像設計209
8.4.4 抗干擾設計211
8.5 環(huán)境感知激光雷達的數據處理212
8.5.1 感知范圍212
8.5.2 標定214
8.5.3 多激光雷達數據融合216
8.5.4 目標識別219
參考文獻220
第9章 測繪激光雷達222
9.1 測繪激光雷達的特點223
9.1.1 主要特點223
9.1.2 主要應用223
9.1.3 主要功能224
9.1.4 主要性能224
9.2 測繪激光雷達的組成225
9.2.1 系統(tǒng)組成225
9.2.2 三維激光掃描儀226
9.2.3 GPS227
9.2.4 GNSS227
9.2.5 照相機228
9.3 測繪激光雷達的工作原理228
9.3.1 坐標系定義228
9.3.2 幾何模型229
9.3.3 同步工作原理229
9.4 測繪激光雷達的工作流程231
9.4.1 測繪規(guī)劃231
9.4.2 多器件標定231
9.4.3 系統(tǒng)標校的原理232
9.4.4 數據采集232
9.4.5 數據處理233
9.5 測繪激光雷達的設計239
9.5.1 機載測繪激光雷達的設計239
9.5.2 車載測繪激光雷達的設計244
9.6 測繪激光雷達的評價247
9.6.1 高程精度的評價247
9.6.2 平面精度的評價247
參考文獻248
第10章 測風激光雷達250
10.1 測風激光雷達的特點251
10.1.1 主要特點251
10.1.2 主要應用252
10.1.3 主要功能254
10.1.4 主要性能指標255
10.2 測風激光雷達的組成256
10.2.1 直接探測體制測風激光雷達的組成256
10.2.2 相干探測體制測風激光雷達的組成257
10.3 測風激光雷達的工作原理259
10.3.1 直接探測體制測風激光雷達的工作原理259
10.3.2 相干探測體制測風激光雷達的工作原理263
10.4 測風激光雷達的工作方式265
10.4.1 平面位置測量（PPI模式）265
10.4.2 距離高度測量（RHI模式）266
10.4.3 風廓線測量266
10.4.4 飛機下滑道測量267
10.5 測風激光雷達的設計268
10.5.1 直接探測體制測風激光雷達的設計268
10.5.2 相干探測體制測風激光雷達的設計272
參考文獻284
第11章 化學/生物戰(zhàn)劑探測激光雷達285
11.1 化學/生物戰(zhàn)劑探測裝備的功能要求286
11.2 常規(guī)的化學/生物戰(zhàn)劑探測方法286
11.3 化學/生物戰(zhàn)劑探測激光雷達的工作原理和系統(tǒng)組成287
11.3.1 工作原理288
11.3.2 系統(tǒng)組成292
11.4 化學/生物戰(zhàn)劑探測激光雷達的主要分系統(tǒng)294
11.4.1 激光器294
11.4.2 光學系統(tǒng)298
11.4.3 激光探測接收301
11.4.4 數據處理與戰(zhàn)劑識別304
11.5 化學/生物戰(zhàn)劑探測激光雷達的指標體系和主要指標論證305
11.5.1 總體指標306
11.5.2 分系統(tǒng)指標306
11.5.3 主要參數選擇308
11.5.4 主要指標論證313
11.6 化學/生物戰(zhàn)劑探測激光雷達的應用系統(tǒng)研制313
11.7 化學/生物戰(zhàn)劑探測激光雷達的發(fā)展方向316
參考文獻317
第12章 激光雷達的發(fā)展趨勢319
12.1 引言320
1