激光雷达起源于20世纪60年代初,在激光发明后不久,结合了激光聚焦成像和使用适当的传感器和数据采集电子设备测量信号返回的时间计算距离的能力。
它的第一个应用是气象学,在气象学中,美国国家大气研究中心使用它来测量云团。 1971年,当宇航员使用激光高度计绘制月球表面地图时,公众才意识到激光雷达系统的准确性和实用性。
尽管现在大多数消息来源都将“激光雷达”这个词视为首字母缩略词,这个术语起源于“光”和“雷达”的组合。1963年,第一次公开提到激光雷达,就清楚地表明了这一点:“最终,激光可能会对来自遥远物体的特定波长提供极其灵敏的探测。同时,正在通过激光雷达(light radar)研究月球 ...
激光雷达使用紫外线、可见光或近红外光对物体成像。它可以成像的材料比较广泛,包括非金属物体、岩石、雨水、化合物、气溶胶、云,甚至单个分子。 窄激光束可以以非常高的分辨率绘制物体的物理特征;例如,一架携带激光雷达的飞机可以以30厘米(12英寸)或更高的分辨率绘制地形。
激光雷达的基本概念是由EH Synge在1930年提出的,他设想使用强大的探照灯探测大气。事实上,激光雷达已经被广泛用于大气研究和气象学。
飞机和卫星上安装激光雷达仪器可以进行高空测绘——最近的一个例子是美国地质调查局先进机载激光雷达的试验研究。 美国国家航空航天局已经确定激光雷达是实现未来机器人和载人登月飞行器自主精确安全着陆的关键技术。
波长因目标而异:从大约10微米到大约250纳米的紫外线。典型地,光是通过反向散射反射的,而不是镜子的纯反射。不同类型的散射用于不同的激光雷达应用:最常见的是瑞利散射、米氏散射、拉曼散射和荧光反应。
合适的波长组合可以通过识别返回信号强度中与波长相关的变化来远程绘制大气组成。
一、宙斯盾的工作原理:“宙斯盾”作战系统的工作是从AN/SPY-1A多功能相控阵雷达开始的。该雷达发射几百个窄波束,对以本舰平台为中心的半球空域进行连续扫描。如果其中有一个波束发现目标,该雷达就立即操纵更多的波束照射该目标并自动转入跟踪,同时把目标数据送给指挥和决策分系统。
指挥和决策分系统对目标作出敌我识别和威胁评估,分配拦截武器,并把结果数据送给武器控制分系统。后者根据数据自动编制拦截程序,通过导弹发射分系统把程序送入导弹。导弹发射后,发射分系统又自动装填,以便再次发射。在导弹飞行前段,采用惯性导航,武器控制分系统通过AN/SPY-1A雷达给导弹发送修正指令;进入末段后,导弹寻的头根据火控分系统照射器提供的目标反射能量自动寻的。
引炸后,AN/SPY-1A雷达立即做出杀伤效果判断,决定是否需要再次拦截。该雷达采用边跟踪边扫描方式工作,始终对全空域扫描以发现新目标。在整个作战过程中,战备状态测试分系统不断监视着全系统的运转情况,一旦发现故障,立即采取措施,以确保作战系统具有很高的可靠性。
二、装备"宙斯盾"系统的各型战舰普遍具有以下八项主要特点:
1、兼备搜索和跟踪功能,并具有同时跟踪多个目标的能力,这对拦截多枚导弹的饱和攻击十分重要;
2、系统反应时间短,相控阵体制采用数字波束控制,其波束由一个方向转向另外一个方向,所用时间仅为微秒级,可谓是"瞬息万变";
3、系统自动化程度高,作战全过程可无人工干预;
4、抗干扰能力强,可在杂波中准确锁定真实目标;
5、可对发射后的导弹进行精确的中段制导,可极大提高"超视距"攻击的准头;
6、在作战时,当相控阵雷达的阵面部分受损后,残余部分仍能继续工作,雷达性能只会"柔性"下降,而不会立刻丧失全部功能,系统生存力大大加强;
7、天线采用全相电子稳定,当舰艇摇摆或偏航时,相控阵雷达可用"移相法"稳定波束,使雷达波束始终"罩住"目标;
8、由于不必依靠机械转动来改变雷达波的指向,消除了机械故障的可能性,使系统可靠性大大提高。
利用"宙斯盾"系统可控制多种武器构成远、中、近相互衔接的多层次全方位防御圈,以不同射程的武器拦截来袭的固定翼飞机、直升机、无人机、飞艇、舰艇、反舰导弹、巡航导弹、弹道导弹等。