激光雷達技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

樊博璇 陳桂明 常 亮 常 東 趙 喆

激光雷達技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

樊博璇陳桂明常 亮常 東趙 喆

（1.火箭軍工程大學(xué)，西安 710025；2.火箭軍裝備部駐西安地區(qū)第一軍事代表室，西安 710025）

激光雷達技術(shù)因其同步、快速、高精度的特點，在軍事領(lǐng)域掀起了一場技術(shù)革新。文章詳細介紹了激光雷達在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，特別強調(diào)了在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢。最后，歸納了在虛擬訓(xùn)練、戰(zhàn)場偵察、裝備全壽命數(shù)字化管控3個軍事領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

激光雷達；偵查探測；軍事應(yīng)用；三維建模

1 引言

近幾十年來，世界各國對于激光雷達技術(shù)在軍事領(lǐng)域的研究不斷深入，使激光雷達的發(fā)展理論日趨成熟，在軍事上已用于彈道導(dǎo)彈防御、精密跟蹤、制導(dǎo)、靶場測量、火控、振動遙測、偵察、水下探測等領(lǐng)域。國外從90年代開始大規(guī)模應(yīng)用激光雷達技術(shù)，目前已滲透至測繪、文化產(chǎn)業(yè)、工業(yè)設(shè)計、能源、交通等多個領(lǐng)域，國內(nèi)在測繪、文物保護等領(lǐng)域應(yīng)用較多，其他領(lǐng)域處于科研、探索階段。在軍事領(lǐng)域，美、德、日已展開應(yīng)用，我國基本沒有采用激光雷達技術(shù)的三維逆向工程應(yīng)用案例，尤其在裝備三維數(shù)字化、戰(zhàn)場偵察、目標識別等方面仍主要依靠人工或影像途徑。

本文介紹了激光雷達在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，特別總結(jié)了近年來其在軍事方面的應(yīng)用優(yōu)勢，并且分析了激光雷達在軍事領(lǐng)域的發(fā)展前景，重點展望了其在裝備全壽命數(shù)字化逆向工程中的應(yīng)用。

2 軍事應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 偵察成像激光雷達

激光雷達因其高精度、高分辨率、高自動化、高效率，以及多重反射特性的優(yōu)勢，測量時可同時獲取地面及其表面植被、電力線路等覆蓋物的精確三維坐標，已成為重要的偵察手段。1992年，美軍演示了遠距離使用主動三維成像激光雷達探測識別空中和地面的目標。其在Pack Tack吊艙安裝了CO激光雷達，發(fā)射機和接收機共用一個孔徑，CO激光器的輸出功率100W、光束發(fā)散度100mrad，采用的256焦平面凝視陣列的工作波段在3.8～4.5μm，靈活的光束控制反射鏡的分辨率為4mrad，可利用距離剖面、目標外部變化、三維激光雷達成像和高分辨率紅外成像實現(xiàn)目標識別。美國Le Siang公司研制的ILR100激光雷達，部署在待偵察區(qū)域上空飛行的航空器上，可在飛機顯示器上實時顯示獲得的三維影像，或發(fā)送至地面站（見圖1）。

圖1 機載激光雷達掃描方式

2.2 水下探測激光雷達

激光雷達可分辨水下目標的形狀和尺寸，具有一定的水下探測能力，而透水激光雷達系統(tǒng)更可穿透水體而量測水底的地形起伏。

20世紀60年代末，第一個激光海水測深系統(tǒng)研制成功。迄今美國、澳大利亞和瑞典等國家都推出了實用型海洋激光雷達，發(fā)展了三代機載海洋激光雷達系統(tǒng)。1988年美軍一艘護衛(wèi)艦被水雷擊沉，在此之后美國Kaman航天公司開始研制Magiclamp機載水下探測激光雷達。該激光雷達發(fā)射機采用Nd:YAG激光器，使用藍綠激光寬光束發(fā)射器，電子選通像增強CCD光電檢測設(shè)備和精確脈沖定時發(fā)生器，具有與點陣掃描非成像激光雷達類似的掃描機構(gòu)。Magic lamp激光雷達可以在海面上500m以下的高度工作，低空分辨率和信噪比較高而視場有限。探測時，只需使用機載激光器向海面發(fā)射激光脈沖，就可顯示水下目標的形狀等特征，實現(xiàn)快速探測目標并準確定位。Magic lamp激光雷達在海灣戰(zhàn)爭期間成功地發(fā)現(xiàn)水雷，有效降低了美軍的損失。

美國Northrop公司研制的ALARMS機載雷達探測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r自動檢測并顯示可疑的水下目標，可以24h工作，三維定位能力和定位分辨率高。

2.3 尋的制導(dǎo)激光雷達

上世紀70年代中期，激光雷達精確的制導(dǎo)性能開始被應(yīng)用到導(dǎo)彈系統(tǒng)，激光雷達可以提供高分辨率圖像，熱能輻射干擾小，激光雷達尋的器能形成目標的三維影像，確保準確地識別目標。美軍著重研制的激光雷達制導(dǎo)武器“寶石路”，成為了早期最成功的激光雷達精確制導(dǎo)武器之一。這種激光雷達制導(dǎo)炸彈的目標命中率相比以往炸彈高出約40%，被成功應(yīng)用在越南戰(zhàn)場上。

此后，美國空軍Wright實驗室研制了用于制導(dǎo)的固態(tài)激光雷達導(dǎo)引頭，能憑借反射回來的激光波束，定向追蹤目標物。其先使用追蹤模式工作，以750m的掃描寬度、100Hz的頻率精確自主掃描，捕獲目標后轉(zhuǎn)變?yōu)閽呙鑼挾葹?00m的攻擊模式。其使用的自主目標捕獲與識別算法，能夠區(qū)分彈道導(dǎo)彈、雷達盤型天線、炮彈等，具有先進的特征提取功能，最大化提升了武器裝備的命中效率，支持了空軍的小型靈巧炸彈和海軍先進的巡航導(dǎo)彈的研制。其在1997年的飛行試驗中成功識別出了“飛毛腿”導(dǎo)彈目標。

美國Lockheed Martin公司研制了一種低成本小型制導(dǎo)子彈藥，制導(dǎo)依靠慣性GPS激光雷達導(dǎo)引頭，能夠自主攻擊地面目標。這種子彈藥可由多種主戰(zhàn)撒布器投放，攻擊機動導(dǎo)彈發(fā)射架、坦克裝甲車輛、地空導(dǎo)彈陣地等。美陸軍正在研制能用于子彈藥的小型激光雷達的經(jīng)濟有效的尋的器技術(shù)，以能夠攻擊輕型裝甲。美軍新型子彈藥尺寸空間更小，對尋的器的尺寸也提出了更高要求，美陸軍正在發(fā)展新的將探測器與脈沖捕獲電子系統(tǒng)集成的方法，并考慮采用聲光掃描器、相控陣掃描器或轉(zhuǎn)楔掃描器等技術(shù)代替常平架掃描器技術(shù)，以及將普通光學(xué)系統(tǒng)升級為全息衍射光學(xué)系統(tǒng)。

2.4 直升機避障激光雷達

低空飛行的直升機容易撞到山丘或建筑物等地面障礙，世界各國都在研制直升機用的避障激光雷達來解決這一問題。美陸軍和Rothrop Grumman公司聯(lián)合研制的直升機超低空飛行避障系統(tǒng)已在兩種直升機上進行了試驗。該系統(tǒng)通過探測直升機前方較大范圍區(qū)域，并將地面障礙物信息實時顯示在頭盔或平視顯示器上，保障安全飛行。另外，F(xiàn)ibertek公司在美陸軍指導(dǎo)下，研制了已安裝在UH-1H直升機上的直升機激光雷達系統(tǒng)。該激光雷達由二極管泵浦的1.54μm固體激光器、接收機、掃描器等組成，探測能力更強，可探測到電力線等障礙物。

CLARA激光雷達由德國Dassault公司和英國Marconi公司聯(lián)合研制，其以CO激光器為基礎(chǔ)，具有目標測距、地形跟蹤以及活動目標指示功能，還可作為直升機載障礙報警系統(tǒng)，能探測標桿和電力線等障礙，對前方5mm電纜可提前10s報警，是惡劣天氣中的重要補盲手段。Hellas障礙探測激光雷達由德國Daimler-Benz公司研制，其使用1.54μm固體成像激光器，能夠探測300～500m距離以內(nèi)，直徑大于1cm粗的電線。1999年1月德軍訂購了25部Hellas障礙探測激光雷達，安裝在其新型直升機上。

2.5 生化污染探測激光雷達

傳統(tǒng)的生化污染探測裝置由士兵操作，士兵一邊探測一邊前進，不僅探測速度慢，而且士兵存在風險。很多國家正在采取措施應(yīng)對生化武器威脅。由于每種生化污染物質(zhì)只吸收某特定波長的電磁波，根據(jù)這一特性，可使用激光雷達技術(shù)進行生化污染的遙測識別。

俄羅斯研制的KDKhr-1N地面激光遠距離毒氣報警系統(tǒng)，可實時遠距離測定毒劑氣溶膠云的距離、中心角坐標、高度、厚度以及毒劑其它相關(guān)參數(shù)。其工作時，由激光雷達激光發(fā)射機采用氣溶膠光學(xué)定位方法探查大氣，記錄毒劑散射的激光輻射。德國研制的VTB-1型遙測化學(xué)戰(zhàn)劑傳感器技術(shù)更加先進，利用微分吸收光譜學(xué)原理遙測化學(xué)戰(zhàn)劑，包括兩臺可在9～11μm間可在40個頻率上調(diào)節(jié)的連續(xù)波CO激光器，既安全又準確。

2.6 大氣監(jiān)測激光雷達

在高空投擲炸彈和其它兵器時會受到風的干擾。激光雷達可通過測量大氣中顆粒的后向散射實時測量風場。利用這一特性，美空軍利用機載激光雷達測量飛機與地面間的實時風場，風場圖按100m分層，速度精度在0.5m/s以內(nèi)，通過調(diào)整投擲點，補償風的影響，實現(xiàn)了從3000m以上高空的精確投擲。

此外，飛機后的紊流會給與其相遇的飛機造成一定危險，激光雷達能夠在飛機與紊流相遇前對紊流陣風進行探測，為軍用飛機提供安全保障。英國國防鑒定與研究局研制了能對飛機后微爆風切變和尾流速度進行測量的激光雷達，利用這種激光雷達實時監(jiān)測飛行跑道，能夠在保證安全的前提下增加飛機通過量。B-2轟炸機配備的激光雷達，采用低截獲概率激光發(fā)射機和激光接收機，能夠檢測飛機后有無暴露這種隱形轟炸機的凝結(jié)尾流，一旦探測到突然出現(xiàn)的凝結(jié)尾流，則立即報警。

3 在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢

由數(shù)量制勝轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量制勝，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭發(fā)生的顯著變化之一，國家安全利益已超出傳統(tǒng)的領(lǐng)土、領(lǐng)空、領(lǐng)海范圍，對于未知戰(zhàn)場環(huán)境的有力偵察以及有效決策，是決定未來戰(zhàn)爭走向、打贏信息化戰(zhàn)爭的重要基礎(chǔ)。

a. 激光雷達測量數(shù)據(jù)精度高，可對目標進行細節(jié)分析，并為精準打擊提供可靠依據(jù)。

激光雷達的數(shù)據(jù)精度主要取決于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與激光發(fā)射器的性能。目前，一般民用激光雷達系統(tǒng)在飛行高度1000m的情況下可達到10cm以內(nèi)的地表點，常被用于檢測分析建筑物、道路、橋梁等地物的位置、高度、輪廓等信息。而軍用激光雷達使用的慣性導(dǎo)航及激光脈沖設(shè)備配置較民用更為高端，可提供厘米甚至亞厘米級精度的測量數(shù)據(jù)。軍用激光雷達不僅可對大尺度戰(zhàn)場場景進行快速偵查、記錄、重建，還可對如裝甲車、戰(zhàn)斗機等小型目標的高度、寬度、長度、輪廓、口徑等關(guān)鍵參數(shù)進行量化分析與型號匹配，為目標精確打擊提供快速可靠的情報，如圖2、圖3所示。

圖2 三維可測地形成像示例圖

圖3 激光雷達戰(zhàn)場地表信息示例圖

b. 激光雷達可提供三維點云數(shù)據(jù)，自動化程度高。

通過激光雷達技術(shù)探測到的目標以密集三維激光點（又稱激光點云）的形式被記錄，如圖4所示。與二維的光學(xué)影像相比，激光雷達提供了額外的深度信息，基于三維圖形的模式識別算法較基于二維圖形的算法則更為精確，其受光影噪音及遮擋噪音的影響較小，從而降低了對人工識別的需求。戰(zhàn)場環(huán)境中的裝備往往經(jīng)過色彩偽裝，與周圍場景具有類似的色彩與紋理，給基于光學(xué)影像的圖像分析算法帶來了很大困難。而基于三維激光點云的識別算法主要分析目標的空間結(jié)構(gòu)，可獨立勝任色彩隱蔽目標的識別。此外，離散的三維點云也可直接根據(jù)空間方位參數(shù)投影轉(zhuǎn)換至二維深度影像數(shù)據(jù)，無縫與光學(xué)影像融合進行多源數(shù)據(jù)融合的目標分析與。

圖4 激光雷達成像后的坦克圖像

c. 激光雷達具有多回波性，有利于隱蔽目標探測。

作為一種主動式數(shù)據(jù)探測技術(shù)，激光雷達脈沖可穿透一部分較薄障礙物，如植被、偽裝帆布等，并獲得障礙物背面物體的激光反射，能量較大的激光脈沖還可穿透較厚的障礙物，或穿透多層薄障礙物。通過分析激光雷達的多回波信息以及回波變化信息，可對隱藏在森林區(qū)域的敵方目標實現(xiàn)偵測。

d. 激光雷達可獲取目標反射強度信息，用于目標物質(zhì)分析。

除了三維空間坐標和多回波信息，激光雷達還同時記錄了激光被目標表面反射后光波的振幅，又稱為反射強度信息。激光雷達反射強度與激光飛行距離（已知）、入射角度（可計算）以及反射面的物質(zhì)具有確定數(shù)學(xué)關(guān)系。最新研究成果已經(jīng)可以通過激光雷達反射強度推算出目標表面的物質(zhì)類型，如泥土、巖石、木材、金屬等，通過對戰(zhàn)場環(huán)境激光雷達數(shù)據(jù)反射強度的分析，可將自然環(huán)境與人造物體有效區(qū)分，甚至可推算出人造物體表面的金屬類別，與幾何信息配合可分析出其具體類型及型號。

4 在軍事領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

近些年，激光雷達在測繪市場所占的份額不斷擴大，其應(yīng)用的領(lǐng)域和深度也日益拓寬和加深，我國學(xué)者也投入到激光雷達技術(shù)的研究中，但總體而言，我國無論在激光雷達的硬件研制及理論研究，還是在實踐應(yīng)用方面都落后于西方發(fā)達國家，許多新體制激光雷達仍在研制或探索之中。雖然目前已有多種激光雷達系統(tǒng)投入使用，但激光雷達仍有很大發(fā)展應(yīng)用空間，尤其是激光雷達的研究工作將主要集中在虛擬裝配和戰(zhàn)場偵察等逆向數(shù)字化工程應(yīng)用方面。

基于三維激光雷達的武器裝備逆向數(shù)字化工程的主要優(yōu)點有：

a. 精度高。采用三維激光雷達進行中距測量的誤差可小于1cm，進行近距測量的誤差可小于1mm或亞毫米，進行手持拍攝的誤差則可達到微米級。相較于傳統(tǒng)方法，三維激光雷達可直接還原三維坐標，比二維影像資料信息更加精準。

b. 效率優(yōu)。采用三維激光雷達進行逆向測量可以提高10倍以上的工作效率，同一個武器裝備零部件如半個小時完成逆向建模，則傳統(tǒng)影像方法需要影像從不同角度進行匹配和擬合，整體流程大約相差十倍以上，而傳統(tǒng)正向CAD需要圖紙，且效率精度較三維激光雷達都較低。

c. 模式新。三維激光雷達逆向建模采用非接觸式交互還原模式，無需任何前置性資料即可對武器裝備直接還原，尺寸可從厘米級至千米級。此外，還可在不可動、不可進場景以及全天候無人機航拍大場景等特殊情景中使用。

d. 應(yīng)用廣。三維激光雷達關(guān)于武器裝備的逆向數(shù)字化工程應(yīng)用是一種嶄新的底層技術(shù)革新，可用于虛擬裝配、標準化裝備庫建設(shè)、營房管控、戰(zhàn)場偵察、特征識別、實時變化對比、質(zhì)量檢驗和毀傷評估等多個領(lǐng)域，很多應(yīng)用有待開發(fā)，在國防建設(shè)中潛力十足。

4.1 虛擬訓(xùn)練

從上世紀80年代以來，世界各軍事大國十分重視虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的建設(shè)，紛紛制訂了一系列的研究計劃，投入巨資開展相關(guān)技術(shù)的研究。我國自上世紀90年代以來，也積極開展虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍事上的應(yīng)用研究。實踐資料表明，我軍在使用虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)后，參訓(xùn)人員有了更多的時間參與、分析、判斷裝備情況，維修效率比傳統(tǒng)方式提高10～20倍。使用中小型激光雷達設(shè)備可快速逆向采集裝備的高精度三維點云數(shù)據(jù),在虛擬維修領(lǐng)域可以克服傳統(tǒng)的純正向開發(fā)中所面臨的圖紙不全、分辨率不足、精度不高等固有缺陷，可大幅提升裝備維修、裝配培訓(xùn)效果?；诩す饫走_逆向重建的虛擬訓(xùn)練作為一種嶄新的模擬方式，必將發(fā)揮更大的作用。

4.2 戰(zhàn)場偵察

激光雷達三維成像能力強，其數(shù)據(jù)經(jīng)簡單處理即可得到偵察區(qū)域多層次的三維圖像，在時效性方面具有明顯優(yōu)勢。與光學(xué)和微波成像相比，激光雷達成像能夠在偵察區(qū)域目標的同時獲得目標高程數(shù)據(jù)。激光雷達數(shù)據(jù)圖像所包含目標的位置、體積、形狀等三維立體信息可充分反映目標的幾何信息，但不能充分反映目標光譜信息；而可見光/紅外電視數(shù)據(jù)圖像包含豐富的目標光譜信息，但對目標的幾何信息只能是二維的平面位置信息。將激光雷達數(shù)據(jù)圖像與可見光/紅外圖像相融合，可發(fā)揮出各自的優(yōu)勢，提升戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力，如圖5所示。

在進行戰(zhàn)場偵察時，三維激光雷達還可用于對目標的自動掃描識別。激光雷達可快速對目標進行激光掃描，獲取目標的三維點云模型數(shù)據(jù)，并進行基于量測參數(shù)或空間分析的智能目標識別，如圖6所示。

圖6 三維自動目標識別

4.3 武器裝備全壽命數(shù)字化管理

20世紀末的幾場高技術(shù)局部戰(zhàn)爭充分證明，高技術(shù)條件下的軍事對抗，不再取決于裝備的總體規(guī)模和個別武器的先進性，武器裝備建設(shè)要強調(diào)體系建設(shè)，強調(diào)整體作戰(zhàn)能力，注重裝備全壽命管理，優(yōu)化武器整備體系結(jié)構(gòu)的完整性和適應(yīng)性。裝備全壽命管理中，裝備研制生產(chǎn)、訓(xùn)練使用直到退役報廢實行一體化管理，把追求裝備戰(zhàn)技性能、全壽命費用、研制進度和綜合保障最佳匹配作為目的，以及裝備各分系統(tǒng)、部件之間甚至過往同類型號的協(xié)調(diào)發(fā)展，貫穿全壽命過程，統(tǒng)一標準形成一個整體。

但目前的裝備制造企業(yè)大多采用人力生產(chǎn)思想開展生產(chǎn)組織，并在此基礎(chǔ)上完成大規(guī)模武器裝備的生產(chǎn)任務(wù)。人力生產(chǎn)具有不確定性且信息處理能力有限。而且武器裝備全壽命管理期間會經(jīng)歷很多單位，傳統(tǒng)階段管理容易忽略階段之間的繼承性和銜接性，現(xiàn)階段無法解決在統(tǒng)一平臺同一標準下進行管理，因此，利用裝備真實三維數(shù)字化平臺進行統(tǒng)一管理尤為重要。將三維激光雷達技術(shù)人與裝備全壽命各場景有機結(jié)合，通過逆向數(shù)字化管控可靠地、有效地、可重復(fù)地在裝備全壽命各場景穩(wěn)定運作，幫助裝備制造單位提升生產(chǎn)過程中的質(zhì)量穩(wěn)定性，優(yōu)化生產(chǎn)效能。

4.3.1 裝備虛擬裝配

武器裝備目前正向大型化、復(fù)雜化、智能化發(fā)展。大型復(fù)雜武器裝備由數(shù)以萬記的部件組成，裝調(diào)繁瑣，它對產(chǎn)品的裝配工藝以及設(shè)計效率都有極高的要求。傳統(tǒng)裝配是依據(jù)實物模型來完成的，面對日趨復(fù)雜的武器裝備，裝配工程顯得尤為浩大。若發(fā)生任何微小的錯裝現(xiàn)象都可能導(dǎo)致重新拆裝，將大大降低整體裝配效率。通過對大型復(fù)雜武器裝備采用虛擬裝配技術(shù)，能夠?qū)⒑细竦难b配仿真分析結(jié)果輸出，實現(xiàn)設(shè)計與工藝協(xié)同，并驗證工藝可行性，提升裝配效率。

圖7 武器裝備虛擬裝配流程示意

武器裝備虛擬裝配仿真的一般流程：首先，利用激光雷達掃描成像以及計算機點云解算建模，建立裝備零部件的三維數(shù)字化標準庫，并標注各個部件零件的裝配關(guān)系及形狀特征，建立虛擬裝配的工件元素；然后，根據(jù)裝備裝配工藝大綱和工藝參數(shù)，建立虛擬裝配步驟，優(yōu)化裝配關(guān)系順序，確定虛擬裝配序列節(jié)點；最后，在虛擬現(xiàn)實交互硬件的輔助下，可完成裝配者對武器裝備的裝配和拆卸學(xué)習(xí)、練習(xí)和考核，并且在虛擬裝配中采集各類裝配問題，整理為問題特征信息進行分析和調(diào)整，使武器裝備的工藝工序更加合理化，最終滿足零部件生產(chǎn)要求，如圖7所示。

4.3.2 裝備數(shù)字化質(zhì)檢

裝備產(chǎn)品外觀缺陷檢測是產(chǎn)品質(zhì)檢中的難題之一，目前質(zhì)量缺陷檢測主要是工人針對產(chǎn)品的形狀、顏色的變化，通過經(jīng)驗比對來識別并分類，而非科學(xué)定量分析，增加了武器裝備質(zhì)量可靠性風險。

針對這一亟待解決的問題，可以采用三維激光雷達技術(shù)形成一種有效的光學(xué)測量系統(tǒng)與測量方法，準確識別產(chǎn)品是否存在缺陷及缺陷類型，并在圖像上標注缺陷位置。檢測前，通過最大限度地從樣本數(shù)據(jù)中提取收集裝備產(chǎn)品的CAD模型、生產(chǎn)工藝、缺陷成因、缺陷分布、質(zhì)量標準等參數(shù)信息，獲得符合裝備數(shù)字化質(zhì)檢要求的先驗特征信息，測量的最終結(jié)果能夠量化成為入射孔徑、景深、視場角、亮度、照度等光譜信息，并通過光學(xué)成像分析系統(tǒng)，將檢驗結(jié)果量化成為各類參數(shù)，最后通過與先驗特征信息進行比較和評估，確認產(chǎn)品缺陷位置和性質(zhì)，生成檢測報告，如圖8所示。

圖8 裝備數(shù)字化質(zhì)檢流程

比較和評估過程中，建立激光雷達光學(xué)微觀分析系統(tǒng)對于研究不同材料表面的處理工藝和形態(tài)構(gòu)造，具有很好的指導(dǎo)性。例如，在非金屬材料纏繞工藝產(chǎn)品中會因應(yīng)力不均出現(xiàn)一種表面缺陷，但在人眼視覺下只能判定這種缺陷為“具有不一致顏色變化的表面差異”。在這種情況下，利用光學(xué)折返特性原理，采用激光雷達光學(xué)微觀分析系統(tǒng)，對產(chǎn)品進行多時相的2D和3D微觀掃描，進一步比對生成的圖像就能發(fā)現(xiàn)光學(xué)折返射特性的變化差異，最終將與先驗信息對齊后的準確圖像輸出，判斷出表面缺陷的特征。此外，3D多時相性邊界對比和特征實時變化對比，可用于武器裝備的實時毀傷效果評估以及周期性的形變分析檢測。

5 結(jié)束語

激光雷達技術(shù)雖已取得飛躍性的發(fā)展，但要想真正成為戰(zhàn)略武器系統(tǒng)的一部分，還面臨著巨大的瓶頸，目前激光雷達較高的技術(shù)壁壘和成本價格，使其推廣和產(chǎn)品落地受阻。盡管如此，激光雷達的軍事應(yīng)用水平從根本上代表著未來軍備的發(fā)展方向。其將來在軍事上的應(yīng)用極可能對我軍的整體作戰(zhàn)戰(zhàn)略以及作戰(zhàn)方式產(chǎn)生顛覆性的影響力。相信假以時日，在前沿技術(shù)的推動下，激光雷達必定能在未來戰(zhàn)爭中擔任更為重要的角色。

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Application Status and Development Trend of Lidar Technology in Military Field

Fan BoxuanChen GuimingChang LiangChang DongZhao Zhe

(1. Rocket Force Engineering University, Xi’an 710025; 2. The First Military Representative Office of the Rocket Force Equipment Department in Xi’an Area, Xi’an 710025)

Lidar technology has set off a technological innovation in the military field because of its synchronization, speed, and high precision. The article introduces the application status of Lidar in the military field in detail, and especially emphasizes the application advantages in the military field. Finally, it summarizes the development trends in three military fields, namely virtual training, battlefield reconnaissance, and full-life digital management and control of equipment.

lidar；reconnaissance and detection；military application；three-dimensional modeling

TN958.98

A

樊博璇（1987），博士，兵器科學(xué)與技術(shù)專業(yè)；研究方向：武器系統(tǒng)運用與保障工程。

2021-04-13