浅析机电一体化的发展趋势摘要：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。 关键词：光机电一体化 技术 趋势 近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。 一、光机电一体化技术特征 光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。 1、体积小，重量轻，适应性强，操作更方便 光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。 2、功能增加，精度大幅提高 光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制?水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。 3、部分硬件实现软件化，智能化程度提高 传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。 4、?产品可靠性得到提高，使用寿命增长 传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。 5、?产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高 光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。 二、研究现状和发展趋势 1、研究现状 自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。2、发展趋势 光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。?从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括。 （1）激光技术 1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。 2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。 3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。 4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。 （2）传感检测技术 1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。 2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。 3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。 其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。 （3）激光快速成型技术 激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。 （4）光能驱动技术 利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。 3.结语 技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。 参考文献 [1]?宋云夺编译.?光机电一体化业的未来.?光机电信息，2003（12） [2]?梁进秋.?微光机电系统国内外研究进展.?光机电信息，2000（8） [3]?王家淳.?激光焊接技术的发展与展望.?激光技术，2001（2）
你不应该这这问吧
华为出手，撕开了这一条隐秘赛道。
投资界获悉，近日，微源光子（深圳） 科技 有限公司发生工商变更，新增华为关联公司深圳哈勃 科技 投资合伙企业（有限合伙） 为股东。此前，小米关联公司已入股该公司，持股％。
光芯片背后，承载着中国半导体换道超车的希望。而仔细梳理发现，华为至今已经投遍了光芯片全产业链——从上游、中游到下游都分别投了相应企业。跟着华为的步伐，VC/PE也集结出现在这里。
华为低调出手：
刚投了一位北大博士
我们先从一位北大博士讲起。
微源光子创始人朱晓琪，本科毕业于北京大学信息科学技术学院，并获得国家发展研究院经济学双学士学位。硕博阶段，他选择继续在燕园深造，师从北京大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室主任陈章渊教授，主攻激光器领域。
早年间，在国内通信尚停留在2G、3G的时代，朱晓琪专攻一项技术——窄线宽激光器。激光器是激光雷达重要的元器件之一，甚至被誉为“激光雷达的眼睛”，而窄线激光器意味着更优异的性能。
在长期的科研过程中，朱晓琪敏锐感受到一个趋势：通信世界正从电时代全面迈向光时代，想要突破电极限的瓶颈，必然要借光通信技术来疏导大量算力需求。这让他萌生创业的念头，2018年11月，朱晓琪正式创立微源光子（深圳） 科技 有限公司。
微源光子团队身上具有浓厚的 北大基因 ——除了朱晓琪，团队多名核心成员均来自于北京大学，公司首席科学家由陈章渊教授亲自担任。结合北大电子学院相关产学研成果，微源光子聚焦于微型化窄线宽激光器、低噪声毫米波源以及配套光电模组的研发、生产，多项核心技术拥有自主知识产权。
资料显示，微源光子的光电解决方案可广泛应用于激光测量（激光雷达、测距测绘、三维扫描）、高速光通信、芯片级原子钟、毫米波通信、尖端科研教育等诸多领域。不论是自动驾驶、高精地图，还是通信通讯都要应用到光电解决方案，相关 下游市场规模可达千亿 。尤其是随着自动驾驶爆发，微源光子开始进入投资人的视野。
此前，微源光子保持一年一融的融资节奏。2020年8月，公司获得前海富镕投资的天使轮投资，2021年3月，再获来自同威资本的A轮融资。通过股权穿透还可以发现，A股上市公司世纪华通、华西股份、浙江东方也对微源光子间接持股。
今年年初，微源光子迎来一位重量级产业资本—— 小米 。天眼查显示，1月21日，微源光子新增小米关联公司海南极目创业投资有限公司等多名股东，其中极目创投持股比例％。圈内认为此次投资是小米布局光电芯片、加快产业链争夺的重要举措。就在上周，微源光子股权链中也出现了顺为资本的身影。
同时， 华为旗下哈勃投资 也新增一笔对外投资案例，对象正是微源光子。本次注资后，哈勃同样持有微源光子％的股份。微源光子在光电传感器核心器件上拥有“相干激光雷达使用的窄线宽激光器”等多项专利推断，该笔投资也被视为华为在光电芯片版图上的又一重要落子。
华为投了一条产业链
这条前沿赛道正隐隐爆发
透过华为的最新出手，我们看到一个隐秘赛道——光芯片。
何为光芯片？根据划分，我们常见的手机、电脑、 汽车 中使用的CPU、GPU等芯片属于集成电路芯片，因其利用电子来生成、处理和传输信息，所以被称为电子芯片。但 光芯片 不同，它主要利用光子来生成、处理、传输并显示信息，所以在传输速度、数据并行性、带宽及延迟率上更胜一筹。
上世界90年代中期，囿于半导体工艺条件限制和整个产业的需求处于早期，硅光子技术一直没有发展起来，以电子为载体的芯片稳居主角。
但如今，光芯片已是全球通信厂商必争之地，在5G、乃至6G通信发展中发挥着不可替代的重要作用。华为光产品线首席技术规划师唐晓军曾说过，光通信凭借其大带宽、低时延的优良基因，在未来十年更加凸显其重要性。
华为很早便认识到这一技术的前瞻性，悄悄已投出一张光芯片版图。
2012年，华为收购英国集成光子研究中心CIP Technologies，开启了光芯片领域的 探索 ；次年，华为又出手收购一家比利时硅光技术开发商Caliopa，补充自身在光芯片领域的技术空白。
2019年是一个重要转折点。自2019年下半年开始，华为集中投资光电芯片，一度掀起国内光芯片投资热潮。
源杰半导体就是其中一笔典型案例。2020年9月，华为哈勃宣布投资 源杰半导体 ，这家诞生于陕西的企业主要从事高速通讯用半导体芯片研发、生产和销售，成立以来长期处于鲜为人知的状态。
北京一位熟悉内情的投资人透露，通常哈勃投资需要三个多月的时间进行调研，但当时投资源杰半导体被压缩到一个月，原定两至三周的审批流程也只用了数天。彼时，各路VC/PE登门拜访，份额争抢格外激烈。
最终，哈勃投资与国开科创、国开金融、立功管理、国家制造业转型升级基金共同完成对源杰半导体的D轮投资。最新消息显示，源杰半导体现已启动上市流程，冲击科创板IPO。
今年3月，华为还投了另一家光电芯片企业——纵慧芯光，参与这一轮融资的还有大疆创新、凯旭源资本、前海中慧基金、一村资本、小米长江产业基金、武岳峰资本、比亚迪、高榕资本、耀途资本等众多VC/PE和产业资本。
资料显示，纵慧芯光主要研发和生产VCSEL芯片、器件及模组等产品，公司创始团队主要来自于斯坦福大学，联合创始人陈晓迟师从美国工程院院士James Harris，长期深耕光电芯片研发和制造。而早在2020年6月，哈勃投资曾独家投资了纵慧芯光C轮融资。
据投资界不完全统计，截至目前，华为哈勃已将十余家光芯片相关企业收入囊中——包括晶圆级光芯片生产商「鲲游光电」、硅光集成电路研发企业「芯视界」、EDA工具开发商「立芯软件」、模拟与混合信号芯片设计企业「聚芯微电子」、碳化硅材料制造商「天岳先进」、封装检测设备提供商「中科飞测」等在内。
更进一步来看，这些企业覆盖产业链上、中、下游多个环节。可以说， 华为投了整整一个产业链 。
跟着华为投，VC/PE都来了
中国半导体赶超的机会
曾几何时，光芯片是一条十分冷清的赛道。
直至华为大举杀入，这些曾遭遇冷落的光芯片公司，迅速火爆起来。
比如鲲游光电 。公司掌舵者林涛，毕业于浙江大学光电系竺可桢学院工高班，以英特尔学者取得全额资助前往英国剑桥大学深造，师从光电子领域权威人物伊恩？怀特院士，并获得光电子博士学位。2016年，林涛回国创办了鲲游光电，扎进这个半导体“无人区”，专注于晶圆级光芯片的研发与应用。
此后，鲲游光电的 融资金额直接翻倍 ——2020年，鲲游光电宣布新一轮2亿元B轮融资，愉悦资本、招银国际资本、元禾辰坤参与，昆仲资本、临港智兆、华登国际、中科创星、元璟资本、晨晖创投等悉数跟投；2021年，鲲游光电完成近4亿B+轮融资，中信正业信业产业基金、云锋基金、浦东科创集团海望资本、建信投资、明势资本、源码资本、碧桂园核心联盟企业盈睿资本等十多家投资机构紧紧跟随。
“华为已经在半导体供应链方面形成了独特优势，品牌影响力无话可说。很多后续追进去的机构，都相信华为的战略眼光。”上海一位专注硬 科技 的VC合伙人表示。在他看来，华为 投资布局稳准狠 ，懂技术，更清楚市场在哪里，在半导体领域的出手已经成为风向标。
不久前，光芯片又诞生一笔较为引目的融资。今年4月，灵明光子完成数亿元C轮融资，领投方为美团龙珠，老股东昆仲资本和高榕资本继续加注。2018年，四位名校海归博士共同创立了灵明光子，致力于研究单光子探测器（SPAD）技术。
此外，还有曦智 科技 、长光华芯、芯耘光电密集官宣过亿融资，IDG资本、高榕资本、普华资本、光速中国、昆仲资本、联想之星、CPE源峰、真格基金等一众知名投资机构蜂拥而至，小米长江产业基金、OPPO、美团龙珠等产业资本也集结于此。
这是一个几乎没人能拒绝的市场。华为战略研究院认为，光子产业发展前景巨大，光子核心组件市场价值不低于3200亿美元（约合人民币超20万亿元），未来还将撬动 产业创造万亿美元（约合人民币超16万亿元）产值 。
还有一个投资圈共识：相比之下，中国最容易在光芯片领域实现换道超车。用中科创星米磊的话来说：“在光子芯片领域，我们和国外的差距是最小的，竞争压力也是最小的。未来，无论是互联网、物联网还是5G、人工智能和元宇宙的基础设施，都离不开光子技术，光子芯片将成为智能时代的关键基石。”
更为关键的是，一旦光芯片量产并投入使用，光刻机或许都成为过去时。现如今，光刻机依旧是国产芯片最为卡脖子的技术。甚至说没有高端光刻机，国产芯片可能很难走向高端化。而光芯片可以部分替代高端算力芯片，进而减少对尖端光刻机的依赖，加速芯片国产化进程。
总而言之，国产光芯片的强势崛起，正是我们实现赶超的一个战略机遇。现如今，美国芯片制造商占据了全球半壁江山，坐拥了英特尔、高通、英伟达等超级巨无霸。但光芯片的出现，有望终止上一个时代，开启下一个时代。
正如投资人感慨，如果我们抓住了光芯片机遇，那中国也有望诞生属于自己的芯片巨无霸。
本文源自投资界
激光雷达laser radar用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物 。由发射机 、天线 、接收机 、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法分直接探测与外差探测。激光雷达在军事上可用于对各种飞行目标轨迹的测量。如对导弹和火箭初始段的跟踪与测量，对飞机和巡航导弹的低仰角跟踪测量，对卫星的精密定轨等。激光雷达与红外、电视等光电设备相结合，组成地面、舰载和机载的火力控制系统，对目标进行搜索、识别、跟踪和测量。由于激光雷达可以获取目标的三维图像及速度信息，有利于识别隐身目标。激光雷达可以对大气进行监测，遥测大气中的污染和毒剂，还可测量大气的温度、湿度、风速、能见度及云层高度。 激光雷达的应用●孟敏王学才 激光雷达，采用类似于激光测距机的原理与构造研制，是一种工作在从红外到紫外光谱段的探测系统。通常，把利用激光脉冲进行探测的称作脉冲激光雷达，把利用连续波激光束进行探测的称作连续波激光雷达。目前，世界上已研制出用于火控、侦察、制导、测量、导航等多种功能的激光雷达。 生化战高手：陆用激光雷达 生化战剂的探测与防范，一直是军方关注的重点项目之一。传统的探测方法，主要由士兵携带探测装置，边走边测，速度慢、功效低，并易中毒。据报道，俄罗斯一改传统方式，成功地研制出“KDKhr—1N”远距离地面毒剂激光雷达探测系统，可实时地远距探测并确定毒剂气溶胶云的斜距、中心厚度、离地高度、中心角坐标以及毒剂相关参数等，及时通过有、无线技术向部队控制系统报警，以采取相应的防毒措施。在这方面，德国军方也研制出更加先进的“VTB———1型 ”遥测激光雷达，使用两台9微米—11微米、可在40个频率上调节的连续波C02激光器，利用微分吸收光谱学原理遥测化学战剂，既安全又可靠。 飞行防撞高手：空用激光雷达 飞机尤其是直升机在低空巡逻飞行时，极易与地面小山或建筑物相撞，这是世界许多国家关注并力求解决的一大难题。美国、德国和法国等近年费尽心血研制出了直升机障碍物规避激光雷达，成功地解决了这一难题。美国率先研制的直升机超低空飞行“障碍规避雷达”，使用固体激光二极管发射机和旋转全息扫描器，可探测直升机前方很宽的空域，地面障碍物信息可实时显示在机载平视显示器或头盔显示器上，保障了飞行员的安全飞行。随之，德国研制成功的“Hellas ”激光雷达更胜一筹，它是一种固体微米成像，视场为32度×32度，能探测 300米—500米距离内直径1厘米粗的电线或障碍物，直升机采用之可确保飞行安全。法国和英国合研的吊舱载“CLARA”激光雷达，具有多种功能，采用C02激光器，不但能测得直升机飞行前方如标杆、电缆等微型障碍物，还可进行地形跟踪、目标测距和活动目标指示，保障飞行安全，这种激光雷达也适于飞机使用。 捕获水下目标高手：海用激光雷达 对水中目标进行警戒、搜索、定性和跟踪的传统方式，是采用体大而重的一般在600千克至几十吨重的声纳。自从发展了海洋激光雷达，即机载蓝绿激光器发射和接收设备后，海洋水下目标探测既简单方便，又准确无误。尤其是20世纪90 年代以后研制成功的第三代激光雷达上，增加了GPS定位、定高功能，实现了航线和高度的自动控制。如美国诺斯罗普公司研制的“ALARMS”机载水雷探测激光雷达，可24小时工作，能准确测得水下水雷等可疑目标。美国卡曼航天公司研制的水下成像激光雷达，更具优势，可以显示水下目标的形状等特征，准确捕获目标，以便采取应急措施，确保航行安全。 此外，激光雷达还可以广泛用于对抗电子战、反辐射导弹、超低空突防、导弹与炮弹制导以及陆地扫雷等。
当前，无人驾驶技术已成为汽车领城的发展趋势，障碍物探测是无人驾驶技术中的亚要环节。激光留达作为一种主到探测方法，具有测量速度快，精度高等优点，在障碍检测方面优势明显。本文以无人驾驶车障得探测为应用背最，针对扫描式多线徽光雷达成本较高、测距精度较低的不足，开展了激光香达测距技术研究，综合考应车载环境以及实际应用需求，设计了一种扫描式测距激光省达系统。论文主要工作如下：（1）对比分析了脉冲式和相位.式激光测距原理，根据无人驾驶车障碍探测的实时性要求，选择脉冲式测距方案，综合考忠影响脉冲式测量精度的关键因素，设计了一种改进型的时刻鉴别以及时间间隔测量方法，优化系统采测性能。(2)针对半导体激光器和光电探测器的具体特性，设计了发射端和接收端光学系统，在 zEMAx 软件中进行光线追迹仿真，验证了其对发射光束的准直压缩和对回波光束的有效聚焦，从而可以提高系统探测范围和精度。(3）设计并搭建了窄脉冲激光发射和信号接收电路系统，系统以 FPGA 器件和C8051F206 单片机作为主控制器，可实现重复频常为 1kHz，脉宽为 60ns 的窄脉冲激光发射：为提高接收系统的信噪比，选用高灵敏度的 APD 作为光电探测器，结合信号调理电路，从而实现微弱回波信号的有效提取：设计高精度时间差测量模块和机械旋转模块，验证扫描式激光雷达系统的测距性能。（4）为了验证测距激光雷达在无人驾驶车障碍探测中的性能，在 Visual Studio 2010平台下开发了基于 MFC 的数据重构界面，根据测量得到的距商数据实现障碍物信息重构。搭建实验平台，对近处目标物进行测量，测试并验证系统样机的探测性能，最终结果表明，所设计的脉冲式激光雷达系统基本满足预期的探测要求，并具有一定的实际应用价值。
1. 优势雷达依靠发射脉冲(波形)获取信息，反之发射和回波信号决定了信息的内容和质量。一般情况下，频率越高的信号能承载的信息和分辨力也会更高。因此，目前的激光雷达相比毫米波雷达的主要优势就体现在分辨率上。但另一方面，激光雷达可以精确地分辨单点位置，却难以同时获得整个场景信息，而需要其他机械的或电气的结构实现场景扫描，导致整体分辨率受到其他因素影响，尤其在远距离处较差。毫米波雷达也需要依赖天线和波形的设计，以及合成孔径等方法进行成像，因此分辨率也会收到其他系统参数相关，但分辨率往往不受距离影响，可以形成连续的场景影像。不过，综合目前的技术水平来看，激光雷达在分辨率上的优势仍然远高于毫米波雷达。另外，高频的激光信号可以直接分辨，往往对数据处理的要求就更低，有利于实时成像处理。毫米波信号往往经过调制，回波还要经过一系列模拟和数字信号处理才能得到结果，因此需要搭配复杂的后端处理系统。至于激光的波长，其主要受到器件、激光波束的安全性与其他一些约定的限制。2. 难点信号受到遮挡导致对成像环境要求较高，无法实现毫米波的穿透性。远距离的分辨率差，通过多次采集并进行配准。主要通过改变物理结构实现不同功能，缺乏基于类似信号处理进行变化的灵活性。
激光雷达的优点
与普通微波雷达相比,激光雷达由于使用的是激光束,工作频率较微波高了许多,因此带来了很多优点,主要有：
（1）分辨率高
激光雷达可以获得极高的角度、距离和速度分辨率。通常角分辨率不低于也就是说可以分辨3km距离上相距的两个目标(这是微波雷达无论如何也办不到的),并可同时跟踪多个目标；距离分辨率可达；速度分辨率能达到10m/s以内。距离和速度分辨率高,意味着可以利用距离——多谱勒成像技术来获得目标的清晰图像。分辨率高,是激光雷达的最显著的优点,其多数应用都是基于此。
（2）隐蔽性好、抗有源干扰能力强
激光直线传播、方向性好、光束非常窄,只有在其传播路径上才能接收到，因此敌方截获非常困难，且激光雷达的发射系统(发射望远镜)口径很小,可接收区域窄，有意发射的激光干扰信号进入接收机的概率极低；另外，与微波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响的情况不同，自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多，因此激光雷达抗有源干扰的能力很强,适于工作在日益复杂和激烈的信息战环境中。
（3）低空探测性能好
微波雷达由于存在各种地物回波的影响,低空存在有一定区域的盲区(无法探测的区域)。而对于激光雷达来说,只有被照射的目标才会产生反射,完全不存在地物回波的影响，因此可以"零高度"工作，低空探测性能较微波雷达强了许多。
（4）体积小、质量轻
通常普通微波雷达的体积庞大，整套系统质量数以吨记，光天线口径就达几米甚至几十米。而激光雷达就要轻便、灵巧得多,发射望远镜的口径一般只有厘米级,整套系统的质量最小的只有几十公斤，架设、拆收都很简便。而且激光雷达的结构相对简单，维修方便，操纵容易，价格也较低。
激光雷达的缺点
首先，工作时受天气和大气影响大。激光一般在晴朗的天气里衰减较小，传播距离较远。而在大雨、浓烟、浓雾等坏天气里，衰减急剧加大，传播距离大受影响。如工作波长为μm的co2激光，是所有激光中大气传输性能较好的,在坏天气的衰减是晴天的6倍。地面或低空使用的co2激光雷达的作用距离,晴天为10—20km,而坏天气则降至1 km以内。而且,大气环流还会使激光光束发生畸变、抖动，直接影响激光雷达的测量精度。
其次，由于激光雷达的波束极窄,在空间搜索目标非常困难，直接影响对非合作目标的截获概率和探测效率,只能在较小的范围内搜索、捕获目标，因而激光雷达较少单独直接应用于战场进行目标探测和搜索。
看来是同行呢，很多方面会影响你的未来就业。如果是纯理工科的学校，一般进研究所比较多，比如光学精密机械研究所，做一些成品。我个人是做气象的，因为要用到这个来探测大气气溶胶。属于大气探测这一块，稍偏向大气这块。师兄毕业的很多去气象局（我们学校就是气象高校）。根据自己的兴趣定制计划，方向无法完全决定你的未来，专心做好你的毕业论文才是当下的重中之重。
激光雷达与普通微波雷达相比，激光雷达由于使用的是激光束，工作频率较微波高了许多，因此带来了很多特点，主要有
分辨率高
激光雷达可以获得极高的角度、距离和速度分辨率。通常角分辨率不低于也就是说可以分辨3千米距离上相距米的两个目标，并可同时跟踪多个目标；距离分辨率可达米；速度分辨率能达到10米/秒以内。距离和速度分辨率高，意味着可以利用距离——多谱勒成像技术来获得目标的清晰图像。分辨率高，是激光雷达的最显著的优点,其多数应用都是基于此。
隐蔽性好、抗有源干扰能力强
激光直线传播、方向性好、光束非常窄,只有在其传播路径上才能接收到，因此敌方截获非常困难，且激光雷达的发射系统(发射望远镜)口径很小，可接收区域窄，有意发射的激光干扰信号进入接收机的概率极低；另外，与微波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响的情况不同，自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多，因此激光雷达抗有源干扰的能力很强,适于工作在日益复杂和激烈的信息战环境中。
低空探测性能好
微波雷达由于存在各种地物回波的影响,低空存在有一定区域的盲区(无法探测的区域)。而对于激光雷达来说,只有被照射的目标才会产生反射,完全不存在地物回波的影响，因此可以“零高度”工作，低空探测性能较微波雷达强了许多。
体积小、质量轻
通常普通微波雷达的体积庞大，整套系统质量数以吨记，光天线口径就达几米甚至几十米。而激光雷达就要轻便、灵巧得多,发射望远镜的口径一般只有厘米级,整套系统的质量最小的只有几十公斤，架设、拆收都很简便。而且激光雷达的结构相对简单，维修方便，操纵容易，价格也较低。
人们在测量长度及距离时，往往离不开尺子。但测量的两点之间有障碍物，或是测量的对象比较特殊，如云层、人造卫星等，普通的尺子就无能为力了。
在激光测距仪出现之前，性能最好的要说是光学测距仪和微波测距仪了。我们不妨作个比较，就可以看出激光测距的优越性了。
首先，激光测距的精度高。一般光学测距机的测距误差取决于操作手的目视误差和观察条件。操作手的目视误差与操作手的经验、如观察条件与能见度、目标轮廓的清晰度等有关。而且误差还随被测距离的增大而增大，例如观察5公里的目标，误差往往能达30～50米，甚至更大。激光测距的精度与操作者的经验和被测距离无关，误差取决于仪器的精度。军用测距仪早期产品的误差，10公里一般在10米以内，近期产品均在5米以内。用于科学实验的测距仪精度更高，我们曾提到过的月球测距，由于月球上安放有角反射器（合作目标），最好的记录是384401公里，误差仅10厘米！美国NASA局在太空登月计划中，用激光对卫星进行精密测轨，精度已达±4厘米。日本用于预防地震的长距离测距系统，全程84公里误差竟能小于1毫米！
其次，激光测距操作简便，速度快。激光测距机只要瞄准了目标，按下按钮，几秒钟数据便可显示出来，而一般光学测距机测一个数据则需几分钟。
再次，激光测距机的体积小重量轻。已装备的激光测距机，重量一般为10公斤左右，最小只有公斤，体积只有香烟盒那么大。激光由于频率高，所以可以不用巨大的天线就可以发射极窄的光束。如束散角为1／20毫弧度的红宝石激光，只需直径厘米的光学天线；而对微波来说，要想得到同样的散角，其天线直径需305米以上，真是不比不知道，一比吓一跳！
此外，激光测距机的抗干扰能力比较强。如普通光学测距，对于背着阳光的暗处或在夜晚，特别是距离比较远的时候，几乎不可能工作。但激光由于其亮度高，方向性好，就可很好地解决这一问题。微波测距，因其波长比激光长千倍以上，波束宽，因而易受电磁干扰和地波干扰。而激光测距则由于其波长短、波束窄，所以抗干扰性能好、测得精、测得远。不啻一把性能优异的“光尺”。
激光测距仪，有脉冲测距和连续波测距之分。目前军用的大部分是脉冲激光测距仪。
激光测距在军事上可以用于地形测量、战场前沿测距，坦克及火炮的测距，测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。
利用激光测距为火炮射击提供弹道诸元，可以大大提高命中率。第二次世界大战中，一辆中型坦克对距离1500米处的静止目标射击，平均发射13发炮弹才能获得50%的命中率；而现在配备了激光测距和弹道计算机的火控系统后，在上述条件下都能做到首发命中。目前较为先进的坦克和火炮都已装备了激光测距系统。
从海湾战争中投入使用的激光测距仪来看，以后的发展有与激光标示、红外成像、火控瞄准系统综合为一体的趋势，激光测距仪则仅仅是其中的一个模块。
毕业设计(论文)是学生毕业前最后一个重要学习环节，是学习深化与升华的重要过程。它既是学生学习、研究与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验，而且还是对学生的毕业资格及学位资格认证的重要依据。一、毕业设计（论文）资料的组成A．毕业设计(论文)任务书；B．毕业设计(论文)成绩评定书；C．毕业论文或毕业设计说明书（包括：封面、中外文摘要或设计总说明（包括关键词）、目录、正文、谢辞、参考文献、附录）；D．译文及原文复印件；E．图纸、软盘等。二、毕业设计(论文)资料的填写及有关资料的装订毕业设计(论文)统一使用学校印制的毕业设计(论文)资料袋、毕业设计(论文)任务书、毕业设计(论文)成绩评定书、毕业设计(论文)封面、稿纸（在教务处网上下载用，学校统一纸面格式，使用A4打印纸）。毕业设计(论文)资料按要求认真填写，字体要工整，卷面要整洁，手写一律用黑或蓝黑墨水；任务书由指导教师填写并签字，经院长（系主任）签字后发出。毕业论文或设计说明书要按顺序装订：封面、中外文摘要或设计总说明（包括关键词）、目录、正文、谢辞、参考文献、附录装订在一起，然后与毕业设计(论文)任务书、毕业设计(论文)成绩评定书、译文及原文复印件（订在一起）、工程图纸(按国家标准折叠装订)、软盘等一起放入填写好的资料袋内交指导教师查收，经审阅评定后归档。三、毕业设计说明书(论文)撰写的内容与要求一份完整的毕业设计(论文)应包括以下几个方面：1．标题标题应该简短、明确、有概括性。标题字数要适当，不宜超过20个字，如果有些细节必须放进标题，可以分成主标题和副标题。2．论文摘要或设计总说明论文摘要以浓缩的形式概括研究课题的内容，中文摘要在300字左右，外文摘要以250个左右实词为宜，关键词一般以3～5个为妥。设计总说明主要介绍设计任务来源、设计标准、设计原则及主要技术资料，中文字数要在1500～2000字以内，外文字数以1000个左右实词为宜，关键词一般以5个左右为妥。3．目录目录按三级标题编写（即：1……、……、……），要求标题层次清晰。目录中的标题应与正文中的标题一致，附录也应依次列入目录。4．正文毕业设计说明书(论文)正文包括绪论、正文主体与结论，其内容分别如下：绪论应说明本课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求；简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题；说明本课题的指导思想；阐述本课题应解决的主要问题，在文字量上要比摘要多。正文主体是对研究工作的详细表述，其内容包括：问题的提出，研究工作的基本前提、假设和条件；模型的建立，实验方案的拟定；基本概念和理论基础；设计计算的主要方法和内容；实验方法、内容及其分析；理论论证，理论在课题中的应用，课题得出的结果，以及对结果的讨论等。学生根据毕业设计(论文)课题的性质，一般仅涉及上述一部分内容。结论是对整个研究工作进行归纳和综合而得出的总结，对所得结果与已有结果的比较和课题尚存在的问题，以及进一步开展研究的见解与建议。结论要写得概括、简短。5．谢辞谢辞应以简短的文字对在课题研究和设计说明书（论文）撰写过程中曾直接给予帮助的人员（例如指导教师、答疑教师及其他人员）表示自己的谢意，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。6．参考文献与附录参考文献是毕业设计(论文)不可缺少的组成部分，它反映毕业设计(论文)的取材来源、材料的广博程度和材料的可靠程度，也是作者对他人知识成果的承认和尊重。一份完整的参考文献可向读者提供一份有价值的信息资料。一般做毕业设计(论文)的参考文献不宜过多，但应列入主要的文献可10篇以上，其中外文文献在2篇以上。附录是对于一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入毕业设计（论文）的附录中，例如公式的推演、编写的程序等；如果文章中引用的符号较多时，便于读者查阅，可以编写一个符号说明，注明符号代表的意义。一般附录的篇幅不宜过大，若附录篇幅超过正文，会让人产生头轻脚重的感觉。四、毕业设计(论文)要求我校毕业设计(论文)大致有设计类、理论研究类（理科）、实验研究类、计算机软件设计类、经济、管理及文科类、综合类等，具体要求如下：1．设计类（包括机械、建筑、土建工程等）：学生必须独立绘制完成一定数量的图纸，工程图除了用计算机绘图外必须要有1～2张（2号以上含2号图）是手工绘图；一份15000字以上的设计说明书（包括计算书、调研报告）；参考文献不低于10篇，其中外文文献要在2篇以上。2．理论研究类（理科）：对该类课题工科学生一般不提倡，各院系要慎重选题，除非题目确实有实际意义。该毕业设计报告或论文字数要在20000字以上；根据课题提出问题、分析问题，提出方案、并进行建模、仿真和设计计算等；参考文献不低于15篇，其中外文文献要在4篇以上。3．实验研究类：学生要独立完成一个完整的实验，取得足够的实验数据，实验要有探索性，而不是简单重复已有的工作；要完成15000字以上的论文，其包括文献综述，实验部分的讨论与结论等内容；参考文献不少于10篇，包括2篇以上外文文献。4．计算机软件类：学生要独立完成一个软件或较大软件中的一个模块，要有足够的工作量；要写出10000字以上的软件说明书和论文；毕业设计(论文)中如涉及到有关电路方面的内容时，必须完成调试工作，要有完整的测试结果和给出各种参数指标；当涉及到有关计算机软件方面的内容时，要进行计算机演示程序运行和给出运行结果。5．经济、管理及文科类：学生在教师的指导下完成开题报告；撰写一篇20000字以上的有一定水平的专题论文（外国语专业论文篇幅为5000个词以上。）；参考文献不少于10篇，包括1-2篇外文文献。6．综合类：综合类毕业设计(论文)要求至少包括以上三类内容，如有工程设计内容时，在图纸工作量上可酌情减少，完成10000字以上的论文，参考文献不少于10篇，包括2篇以上外文文献。每位学生在完成毕业设计(论文)的同时要求:(1)翻译2万外文印刷字符或译出5000汉字以上的有关技术资料或专业文献（外语专业学生翻译6000～8000字符的专业外文文献或写出10000字符的外文文献的中文读书报告），内容要尽量结合课题（译文连同原文单独装订成册）。(2)使用计算机进行绘图，或进行数据采集、数据处理、数据分析，或进行文献检索、论文编辑等。绘图是工程设计的基本训练，毕业设计中学生应用计算机绘图，但作为绘图基本训练可要求一定量的墨线和铅笔线图。毕业设计图纸应符合制图标准，学生应参照教务处2004年3月印制的《毕业设计制图规范》进行绘图。五、毕业设计(论文)的写作细则1．书写毕业设计(论文)要用学校规定的文稿纸书写或打印（手写时必须用黑或蓝墨水），文稿纸背面不得书写正文和图表，正文中的任何部分不得写到文稿纸边框以外，文稿纸不得随意接长或截短。汉字必须使用国家公布的规范字。2．标点符号毕业设计(论文)中的标点符号应按新闻出版署公布的"标点符号用法"使用。3．名词、名称科学技术名词术语尽量采用全国自然科学名词审定委员会公布的规范词或国家标准、部标准中规定的名称，尚未统一规定或叫法有争议的名称术语，可采用惯用的名称。使用外文缩写代替某一名词术语时，首次出现时应在括号内注明其含义。外国人名一般采用英文原名，按名前姓后的原则书写。一般很熟知的外国人名（如牛顿、达尔文、马克思等）可按通常标准译法写译名。4．量和单位量和单位必须采用中华人民共和国的国家标准GB3100～GB3102-93，它是以国际单位制（SI）为基础的。非物理量的单位，如件、台、人、元等，可用汉字与符号构成组合形式的单位，例如件/台、元/km。5．数字毕业设计(论文)中的测量统计数据一律用阿拉伯数字，但在叙述不很大的数目时，一般不用阿拉伯数字，如"他发现两颗小行星"、"三力作用于一点"，不宜写成"他发现2颗小行星"、"3力作用于1点"。大约的数字可以用中文数字，也可以用阿拉伯数字，如"约一百五十人"，也可写成"约150人"。6．标题层次毕业设计(论文)的全部标题层次应有条不紊，整齐清晰。相同的层次应采用统一的表示体例，正文中各级标题下的内容应同各自的标题对应，不应有与标题无关的内容。章节编号方法应采用分级阿拉伯数字编号方法，第一级为"1"、"2"、"3"等，第二级为""、""、""等,第三级为""、""、""等，但分级阿拉伯数字的编号一般不超过四级，两级之间用下角圆点隔开，每一级的末尾不加标点。各层标题均单独占行书写。第一级标题居中书写；第二级标题序数顶格书写，后空一格接写标题，末尾不加标点；第三级和第四级标题均空两格书写序数，后空一格书写标题。第四级以下单独占行的标题顺序采用.…和.两层，标题均空两格书写序数，后空一格写标题。正文中对总项包括的分项采用⑴、⑵、⑶…单独序号，对分项中的小项采用①、②、③…的序号或数字加半括号，括号后不再加其他标点。7．注释毕业设计(论文)中有个别名词或情况需要解释时，可加注说明，注释可用页末注（将注文放在加注页的下端）或篇末注（将全部注文集中在文章末尾），而不可行中注（夹在正文中的注）。注释只限于写在注释符号出现的同页，不得隔页。8．公式公式应居中书写，公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末，公式和编号之间不加虚线。9．表格每个表格应有表序和表题，表序和表题应写在表格上放正中，表序后空一格书写表题。表格允许下页接写，表题可省略，表头应重复写，并在右上方写"续表××"。10．插图毕业设计的插图必须精心制作，线条粗细要合适，图面要整洁美观。每幅插图应有图序和图题，图序和图题应放在图位下方居中处。图应在描图纸或在白纸上用墨线绘成，也可以用计算机绘图。11．参考文献参考文献一律放在文后，参考文献的书写格式要按国家标准GB7714－87规定。参考文献按文中出现的先后统一用阿拉伯数字进行自然编号，一般序码宜用方括号括起，不用园括号括起。
随着空间技术和航天工业的发展。空间距离测量已成为空间领域的重要研究内容。传统雷达测距在太空中极易受到高能粒子和电磁波的干扰，测量精度低，无法满足高精度测量的要求。宇宙空间空气稀薄、温度变化剧烈，无法进行超声波测距。因此。测量空间距离需要一种适合空间环境、抗干扰能力强和测量精度高的测距方法。 激光测距技术是一种自动非接触测量方法，对电磁干扰不敏感，抗干扰能力强，测量精度高。与一般光学测距技术相比，它具有操作方便、系统简单及白天和夜晚都可以工作的优点。与雷达测距相比，激光测距具有良好的抗干扰性和很高的精度。 在重复测距的同时，以细激光束对空间扫描，同时获得目标的距离、角度和速度等信息，这就是激光雷达。激光雷达能实现很多传统雷达达不到的性能要求。激光的发散角小、能量集中。能够实现极高的探测灵敏度和分辨率；其极短的波长使得天线和系统尺寸可以很小，这些都是传统雷达所不可比拟的。与微波雷达相比，激光测距仪方向性好、体积小、重量轻。非常适用于搭载在航天器上进行空间目标距离测量。 激光测距技术综合了激光器技术、光子探测技术、信号处理技术等多项技术。测距精度高。测程大，可靠性高，能够满足空间目标高精度、大测程测距的要求。在空间测量领域获得了广泛应用。 一、激光测距技术的基本原理 激光测距技术按照测程可以分为绝对距离测量法和微位移测量法。按照测距方法细分。绝对距离测距法主要有脉冲式激光测距和相位式激光测距，微位移测量法主要有三角法激光测距和干涉法激光测距。 脉冲激光测距的原理是：由脉冲激光器发出一持续时间极短的脉冲激光(主波)，经过待测距离L后射到被测目标，有一部分能量会被反射回来，被反射回来的脉冲激光称为回波。回波返回测距仪。由光电探测器接收。根据主波信号和回波信号之间的间隔。即激光脉冲从激光器到被测目标之间的往返时间t，就可以算出待测目标的距离。 D=1/2ct 式中c为光速。脉冲法精度一般在米量级。 相位激光测距的原理是：对发射的激光进行光强调制，利用激光空间传播时调制信号的相位变化量。根据调制波的波长，计算出该相位延迟所代表的距离。即用相位延迟测量的间接方法代替直接测量激光往返所需的时间，实现距离的测量。这种方法精度可达到毫米级。 三角法激光测距是由激光器发出的光线，经过会聚透镜聚焦后入射到被测物体表面上，接收透镜接收来自入射光点处的散射光 ，并将其成像在光电位置探测器敏感面上。当物体移动时，通过光点在成像面上的位移来计算出物体移动的相对距离。三角法激光测距的分辨率很高，可以达到微米数量级。 干涉法激光测距是通过移动被测目标并对相干光进行测量，经计数完成距离增量的测量，因此干涉法测量的灵敏度非常高，可以达到纳米级。 固体激光器和半导体激光器技术的发展以及高功率、高亮度、高效率半导体激光二极管的出现。使得激光测距装置具有结构紧凑、质量轻、寿命长、效率高等特点，非常适合空间环境的应用。从20世纪80年代后期开始。除了美国之外，欧洲和日本也开始研究开发空间用激光测距装置。激光测距装置在空间任务中的运用越来越广泛。 二、激光测距在空间技术中的应用简况 1空间碎片探测 空间碎片俗称太空垃圾，是指宇宙空间中除正常工作的飞行器外的所有人造物体，大到废弃的卫星、运载火箭末级。小到固体火箭发动机燃烧后的三氧化二铝小颗粒或从航天器上剥落下来的漆片。 空间碎片的存在严重威胁着在轨运行航天器的安全。空间碎片的不断产生对有限的轨道资源也构成了严重威胁，尤其是当某一轨道高度的空间碎片密度达到一个临界密度时，碎片之间的链式碰撞过程将会造成轨道资源的永久破坏。 为了安全、持续地开发和利用空间资源，必须不断提高对空间碎片的跟踪监视技术，增强对空间碎片环境的分析预测能力，同时寻求控制空间碎片的有效措施。 空间碎片监测可以通过地基监测和天基监测两种方式。一般来说，大尺度空间碎片主要依靠地基手段：中小尺度空间碎片探测可以依靠天基手段。而基于激光测距技术的激光雷达探测系统在空间碎片探测方面具有独特的优点。它采用主动探测方式。不受光照条件限制。波束窄。探测距离远。空间分辨率高，测量精度高，并且可以同时进行测距和测速。 如毛伊岛光学站基于激光雷达的美国空军地基光电深空监视系统就采用了激光测距技术。该系统由光学分系统(AMOS)和跟踪识别分系统(MOTIF)组成。前者包括一台卡塞格林望远镜、一台激光发射器和一台AMOS获取设备，主要用于测量、跟踪、红外目标识别和补偿成像；后者由两台并联安装的卡塞格林望远镜组成，主要用于测量轨道高度在4800kin以下的卫星的反射特性、热辐射特性并对其成像。 美国弹道导弹防御局在20世纪90年代初开始研制“快速光束操纵系统”(ROBS)。它是一种基于激光雷达的天基探测系统。ROBS在结构上包括目标识别捕获分系 统、跟踪成像分系统和激光雷达分系统三部分，其中激光雷达分系统用来测量目标距空间站的距离和目标的多普勒频移，进而确定目标的运动速度和轨迹。另外，Visdyne公司和菲利浦斯实验室还联合提出了一种用于监测尺寸小于10cm的空间碎片的监测系统。该系统由成像分系统、信号处理分系统和激光雷达分系统三部分组成。 2空间交会对接 航天器空间交会对接技术是发展空间技术的关键途径。它包括两部分相互衔接的空间操作：空间交会和空间对接。所谓交会是指航天器之间在轨道上按预定要求相互接近的过程，即两个或两个以上航天器通过轨道参数的协调在同一时间到达同一空间位置的过程。而对接则是在交会的基础上，通过专门的对接装置将其在结构上连成一个整体。 由上表可以看出，基于激光测距技术的激光雷达在整个交会对接过程中起着很关键的作用，特别是在几十公里到几米这一范围内起着主要导航作用。这是由交会对接的实际要求和激光雷达的性能所决定的。因为在这个阶段，交会对接的精度要求很高，很短的距离对于微波雷达来说是测量盲区，而且其精度也远远不能满足要求。激光雷达由于自身的优点，如动态范围很宽、精度，极高等，最适合于交会对接。 由于在太空中不存在大气的影响。加上激光雷达自身的巨大优势，使得激光雷达在空间交会对接中获得了广泛的应用。表2为在各国空间交会对接中激光雷达的使用情况。 目前美、俄所实现的空间交会对接都需要宇航员手动介入，而在未来的许多太空任务如卫星服务计划、空间站自动补给、深空探索、无人飞船等，则需要无人自主交会对接。因此，美、俄、日及欧洲空间局等都在发展自主自动交会对接测量系统，特别是复合式激光雷达测量系统。 3对地观测及深空探测 利用卫星或航天飞机等航天器搭载激光测距装置在空间轨道上对地球或其他星球表面进行观测，这种激光测距装置通常称激光高度计。它测量航天器到表面的距离，再根据航天器的位置和飞行姿态。计算出表面点的坐标。与地面及机载激光测距设备相比。星载激光器具有不少优势：首先。可在卫星上采集和处理数据。具有观察整个天体的能力，有助于制作天体的综合地形图。所以月球和火星等探测计划都包含了激光高度计；其次，在北极等不能用飞机执行观测任务的地方，可用星载激光高度计观察北极地区冰层和海洋冰川的变化。因此。星载激光高度计在天体特征研究、陆地表面冰川海平面高度变化和植被分布状况研究、云层和气溶 胶的垂直分布和光学密度研究以及特殊气候现象监测等方面可发挥重要作用。 早在20世纪70年代，激光测距装置就在阿波罗登月工程中得到应用。1971-1972年间发射的阿波罗15、16和17号飞船上，均搭载了闪光灯泵浦的红宝石激光高度计。不过，闪光灯泵浦器件的寿命和效率问题极大地限制了它在空间环境中的应用。据报道，阿波罗上的激光高度计寿命仅为10个脉冲。 20世纪90年代美国航空航天局(NASA)先后发射了装有火星轨道器激光高度计(MOLA和MOLA-2)的探测器对火星进行探测：于1996和1997年分别发射了返回式激光测高卫星SLA-01和SLA-02，用于观测地表植被和其它自然特性。后来，载有“地学激光测高系统”(GLAS)的“冰卫星” (ICESat)于2003年1月13日发射升空。其使命是监测冰川，观测云层中悬浮微粒的垂直分布密度和光学密度，并测量植被分布和地面地形。 1996年美国的“近地小行星交会探测器”(NEAR)发射升空，于2000年成功进入爱神小行星的运行轨道，进行为期1年的近距离小行星观测计划。激光测距仪作为其装载的5套精密观测系统之一。用以观测计算爱神星的体积大小和了解其密度。 NEAR系统中的激光测距仪主要由5个部分组成：带光纤延迟的激光发射和激光电源部分、光学接收部分、带探测器件的模拟电路及处理器、数字处理电路和低电压供电电源。这是世界上第一个进入小行星轨道的激光测距仪，在绕小行星轨道工作的1年时间中一直持续工作。 我国最近发射的嫦娥一号探月卫星的重要有效载荷——月球轨道激光高度计是我国第一套进入太空的激光应用系统。通过激光高度计与CCD立体相机相结合，可以获取月球表面的三维影像和地形高度数据。 嫦娥一号上的激光高度计开机两个多月来，至今已随星围绕月球转了720圈以上，差不多把月球覆盖了两遍(包括南北极)。它几乎每隔一秒就向月面发射一束激光并接收反射光，使得月球上间隔十几公里就可以“有”一个点，而且分辨率精确到5米。目前“激光足印”的密度已达每平方公里个点，收发之间的成功采集率达99％左右。 4卫星星座与编队飞行 卫星编队飞行是近年来国内外航天技术研究的重点问题之一。其目的是采用多颗小卫星编队飞行组成星座来实现传统单颗大卫星所不具备的强大功能。随着微型航天器技术的不断发展，由几颗甚至十几颗低成本微型航天器构成的编队星座受到广泛重视。它能在同一时刻对同一目标实现立体探测，并能提供大孔径和长测量基线，在通信、遥感、导航、电子侦察、立体成像、精确定位以及大气、天文和 地球物理观测等领域都有着非常重要的意义。星间实时、高精度的距离自主测量是编队飞行卫星进行队形保持、协同控制的重要保障。利用激光相干性好和方向性强的特点，可以通过激光相位实现高精度的星间测量，并通过激光的干涉来实现距离相对固定的两星间距离变化测量。美国和日本都在这方面进行了很多研究和实验。 (1)“激光干涉仪空间天线”(LISA)计划 由欧空局和NASA共同实施、预计在201 1年左右发射的LISA计划用于探测空间由双星系统产生的重力波，对拥有强大能量的黑洞进行研究以验证爱因斯坦的广义相对论，以及对早期宇宙进行探测等。LISA任务由3个航天器组成。它们运行在以太阳为中心的轨道上，每个航天器之间的相对距离为500万公里。LISA相当于一个天基迈克尔逊干涉仪，通过激光干涉技术来测量相对距离的变化。 (2)“微扫描激光测距仪”(MS-LRF) MS-LRF是日本宇宙科学研究本部(ISAS)计划用于微卫星编队中星间状态测量的激光测量系统。由于激光波束窄，采用传统的激光雷达无法同时观测多颗卫星，因此对于编队卫星而言。需要采用扫描型的激光探测设备，通过扫描装置的旋转实现多个目标的搜索与测量。 MS-LRF是基于微机械技术的双轴扫描测量系统(如图4所示)。该系统主要由光学扫描装置、微透镜、分光镜、激光二极管、雪崩式光电二极管、用于驱动扫描器的压电传动装置、驱动电路和信号处理环路组成。MS-LRF的测量原理为：激光二极管产生的激光分别经分光镜和微扫描平面镜的反射后射向目标。被目标接收到的激光一部分通过角反射器发射。沿原路径返回。并最终被敏感雪崩式光电二极管探测到。应用于编队卫星的MS—LRF要求有非常高的测量精度和帧频，所以采用的是连续波激光相位式测距。对于～10km的星间距离，半导体激光器分别采用5kHz和1MHz两种频率进行调制。测量精度为1m。 三、结束语 综上所述，激光测距技术在空间的应用日益广泛。由于其全天候、高精度、抗干扰、小型化等得天独厚的优势，激光测距越来越受到关注，已成为空间探测领域—个重要技术手段，在军事和工业方面有着极高的应用价值。 由于工程应用特别是航天应用的需要，激光测距技术也在不断发展进步。激光测距装置目前正向着小(体积小、质量小、功耗低)、精(精度高)、远(测程远)、快(测量时间短、重复频率高)等方向发展。激光测距技术极易和其他探测技术相融合，从而得到功能更强大的复合式探测系统。 近年来，我国对激光测距技术的研究非常重视，国内许多大学 和研究所都在进行这方面的研究及工程应用工作。但空间激光测距是一项很复杂的技术，仍有许多关键技术需要解决，因此针对空间探测领域的应用研究并不多，在航天领域的真正实际应用则更少。嫦娥一号探月卫星所使用的激光高度计是我国第一套也是目前唯一一套进入太空的激光测距设备。作为空间探测领域的一项重要技术，加快开展激光测距技术在空间领域的应用研究工作是非常必要和急需的。 此外，由于雪崩式光电二极管、激光高频电流调制技术等激光测距关键器件和技术与国际先进水平还有差距，国产激光测距设备在测距精度、可靠性等方面与国际先进水平还存在一定的差距。因此。在对激光测距方法进行研究与应用的同时，还要在某些关键器件、关键技术方面开展重点攻关，这对于推动国内激光测距技术的进步及在空间领域的可靠应用是十分必要的。可以肯定地说。在不久的将来，激光测距技术会在军事和国民经济中发挥越来越重要的作用
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浅析数控技术和装备发展及应用日期：2009-03-1405:42:17点击：29好评：0摘要：简要介绍数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入wto和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息...
摘要：本文对工程测量学重新进行了定义，指出了该学科的地位和研究应用领域；阐述了工程测量学领域通用和专用仪器的发展；在理论方法发展方面，重点对平差理论、工程网优化设计、变形观测数据处理方法进行了归纳和总结。扼要地叙述了大型特种精密工程测量在国内外的发展情况。结合科研和开发实践，简介了地面控制与施工测量工程内外业数据处理一体化自动化系统——科傻系统。最后展望了21世纪工程测量学若干发展方向。关键词：工程测量工业测量精密工程测量测量机器人工程网优化设计一、学科地位和研究应用领域学科定义工程测量学是研究地球空间中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。学科地位测绘科学和技术是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。该学科无论怎样发展，服务领域无论怎样拓宽，与其他学科的交叉无论怎样增多或加强，学科无论出现怎样的综合和细分，学科名称无论怎样改变，学科的本质和特点都不会改变。总的来说，整个学科的二级学科仍应作如下划分：——大地测量学；——工程测量学；——航空摄影测量与遥感学；——地图制图学；——不动产地籍与土地整理。研究应用领域目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行治理三个阶段划分；也有按行业划分成：线路工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、3维工业测量等，几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。由Hennecke，Mueller，Werner3个德国人所编著的工程测量学，主要按下述内容进行划分和编写：①测量仪器和方法；②线路、铁路、公路建设测量；③高层建筑测量；④地下建筑测量；⑤安全监测；⑥机器和设备测量。由于工程测量的研究应用领域非常广泛，发展变化也很快，因此写书十分困难。目前国内外没有一本全面涉及工程测量学理论、技术、方法和实际应用的现代专著或教材。国际测量师联合会的第六委员会称作工程测量委员会，过去它下设4个工作组：测量方法和限差；土石方计算；变形测量；地下工程测量。此外还设了一个非凡组：变形分析与解释。现在，下设了6个工作组和2个专题组。6个工作组是：大型科学设备的高精度测量技术与方法；线路工程测量与优化；变形测量；工程测量信息系统；激光技术在工程测量中的应用；电子科技文献和网络。2个专题组是：工程和工业中的非凡测量仪器；工程测量标准。德国、瑞士、奥地利3个德语语系国家自50年代发起组织每3～4年举行一次的“工程测量国际学术讨论会”。过去把工程测量划分为以下几个专题：测量仪器和数据获取；数据解释、处理和应用；高层建筑和设备安装测量；地下和深层建筑测量；环境和工程建筑物变形监测。1992年第11届讨论会的专题是：测量理论与测量方案；测量技术和测量系统；信息系统和CAD；在建筑工程和工业中的应用。1996年的第12届讨论会的专题是：测量和数据处理系统；监测和控制；在工业和建筑工程中的质量问题；数据模型和信息系统；交叉学科的大型工程项目。从以上可见，工程测量学的研究领域既有相对的固定性，又是不断发展变化的。笔者认为，工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障，满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向，大型特种精密工程建设是促进工程测量学科发展的动力。二、工程测量仪器的发展工程测量仪器可分通用仪器和专用仪器。通用仪器中常规的光学经纬仪、光学水准仪和电磁波测距仪将逐渐被电子全测仪、电子水准仪所替代。电脑型全站仪配合丰富的软件，向全能型和智能化方向发展。带电动马达驱动和程序控制的全站仪结合激光、通讯及CCD技术，可实现测量的全自动化，被称作测量机器人。测量机器人可自动寻找并精确照准目标，在1s内完成一目标点的观测，像机器人一样对成百上千个目标作持续和重复观测，可广泛用于变形监测和施工测量。GPS接收机已逐渐成为一种通用的定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量机器人连接在一起，称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定位技术与全站仪灵活的3维极坐标测量技术完美结合，可实现无控制网的各种工程测量。专用仪器是工程测量学仪器发展最活跃的，主要应用在精密工程测量领域。其中，包括机械式、光电式及光机电结合式的仪器或测量系统。主要特点是：高精度、自动化、遥测和持续观测。用于建立水平的或竖直的基准线或基准面，测量目标点相对于基准线的偏距，称为基准线测量或准直测量。这方面的仪器有正、倒锤与垂线观测仪，金属丝引张线，各种激光准直仪、铅直仪、自准直仪，以及尼龙丝或金属丝准直测量系统等。在距离测量方面，包括中长距离、短距离和微距离及其变化量的精密测量。以ME5000为代表的精密激光测距仪和TERRAMETERLDM2双频激光测距仪，中长距离测量精度可达亚毫米级；可喜的是，许多短距离、微距离测量都实现了测量数据采集的自动化，其中最典型的代表是铟瓦线尺测距仪DISTINVAR，应变仪DISTERMETERISETH，石英伸缩仪，各种光学应变计，位移与振动激光快速遥测仪等。采用多谱勒效应的双频激光干涉仪，能在数十米范围内达到μm的计量精度，成为重要的长度检校和精密测量设备；采用CCD线列传感器测量微距离可达到百分之几微米的精度，它们使距离测量精度从毫米、微米级进入到纳米级世界。高程测量方面，最显著的发展应数液体静力水准测量系统。这种系统通过各种类型的传感器测量容器的液面高度，可同时获取数十乃至数百个监测点的高程，具有高精度、遥测、自动化、可移动和持续测量等特点。两容器间的距离可达数十公里，如用于跨河与跨海峡的水准测量；通过一种压力传感器，答应两容器之间的高差从过去的数厘米达到数米。与高程测量有关的是倾斜测量，即确定被测对象在竖直平面内相对于水平或铅直基准线的挠度曲线。各种机械式测斜仪、电子测倾仪都向着数字显示、自动记录和灵活移动等方向发展，其精度达微米级。具有多种功能的混合测量系统是工程测量专用仪器发展的显著特点，采用多传感器的高速铁路轨道测量系统，用测量机器人自动跟踪沿铁路轨道前进的测量车，测量车上装有棱镜、斜倾传感器、长度传感器和微机，可用于测量轨道的3维坐标、轨道的宽度和倾角。液体静力水准测量与金属丝准直集成的混合测量系统在数百米长的基准线上可精确测量测点的高程和偏距。综上所述，工程测量专用仪器具有高精度、快速、遥测、无接触、可移动、连续、自动记录、微机控制等特点，可作精密定位和准直测量，可测量倾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，还可测振动频率以及物体的动态行为。 三、工程测量理论方法的发展测量平差理论最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型，它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上，主要包括：平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断；模型误差对参数估计的影响，对参数和残差统计性质的影响；病态方程与控制网及其观测方案设计的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要，导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论，以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。针对观测值存在粗差的客观实际，出现了稳健估计；针对法方程系数阵存在病态的可能，发展了有偏估计。与最小二乘估计相区别，稳健估计和有偏估计称为非最小二乘估计。巴尔达的数据探测法对观测值中只存在一个粗差时有效，稳健估计法具有反抗多个粗差影响的优点。建立改正数向量与观测值真误差向量之间的函数关系，可对多个粗差同时进行定位和定值，这种方法已在通用平差软件包中得到算法实现和应用。方差和协方差分量估计实质上是精化平差的随机模型，过去一直仅停留在理论的研究上。实际中，要求对多种观测量进行综合处理，因此，方差分量估计已成为测量平差的必备内容了。目前，通用平差软件包中已增加了该功能，但还需要在测量规范中明确提出来。需要指出的是：许多测量作业单位喜欢采用附合导线进行逐级加密，主要依据目前规范中有关一、二、三级导线和图根导线的规定。无疑附合导线具有许多优点，但由于多余观测少，发现和反抗粗差的能力较弱，不宜滥用。建立一个区域的控制，首级网点采用GPS测量，下面最好用一个等级的导线网作全面加密。从测量平差理论来看，全面布设的导线网具有更好的图形强度，精密较均匀，可靠性也较高。工程控制网优化设计理论和方法网的优化设计方法有解析法和模拟法两种。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。网的质量指标主要有精度、可靠性和建网费用，对于变形监测网还包括网的灵敏度或可区分性。对于网的平差模型而言，按固定参数和待定参数的不同，网的优化设计又分为零类、一类、二类和三类优化设计，涉及到网的基准设计，网形、观测值精度以及观测方案的设计。在工程测量中，施工控制网、安装控制网和变形监测网都需要作优化设计。由于采用GPS定位技术和电磁波测距，网的几何图形概念与传统的测角网有很大的区别。除非凡的精密控制网可考虑用专门编写的解析法优化设计程序作网的优化设计外，其他的网都可用模拟法进行设计。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是：根据设计资料和地图资料在图上选点布网，获取网点近似坐标。模拟观测方案，根据仪器确定观测值精度，可进一步模拟观测值。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。精度应包括点位精度、相邻点位精度、任意两点间的相对精度、最弱点和最弱边精度、边长和方位角精度。进一步可计算坐标未知数的协方差阵或部分点坐标的协方差阵，协方差阵的主成份计算，特征值计算，点位误差椭圆、置信椭圆的计算等。可靠性包括每个观测值的多余观测分量和某一观测值的粗差界限值对平差坐标的影响。灵敏度包括灵敏度椭圆、在给定变形向量下的灵敏度指标以及观测值的灵敏度影响系数。将计算出的各质量指标与设计要求的指标比较，使之既满足设计要求，又不致于有太大的富余。通过改变观测值的精度或改变观测方案或局部改变网形等方法重新作上述设计计算，直到获取一个较好的结果。在实践中，总结出了下述优化设计策略：先固定观测值的精度，对选取的网点，观测所有可能的边和方向，计算网的质量的指标，若质量偏低，则必须提高观测值的精度。在某一组先验精度下，若网的质量指标偏高了，这时可按观测值的内部可靠性指标ri，删减观测值。ri太大，说明该观测值显得多余，应删去；若ri很小，则该观测值的精度不宜增加。这种根据ri大小来删除观测值的方法称为从“密”到“疏”，从“肥”到“瘦”的优化策略。从模拟法优化设计的整个过程来看，它是一种试算法，需要有一个好的软件。该软件除具有通用平差软件的功能外，在成果输出的多样性、直观性，在可视化以及人机交互界面设计方面都有更高要求。同时也要求设计者具有坚实的专业知识和丰富的经验。用模拟法可获得一个相对较优且切实可行的方案，可进一步用模拟观测值作网的平差计算，同时可模拟观测值粗差并计算对结果的影响。这种方法称为数学扭曲法或蒙特卡洛法。对于一个精度、可靠性以及灵敏度要求极高的监测网或精密控制网，作上述优化设计和精细计算是十分必要的。国内在这方面的应用道较少。多是为了安全起见，有较大的质量富余，建网费用偏高。网优化设计费用很少，所带来的效益较大，凡是较重要的工程控制网，都应作优化设计。变形观测数据处理工程建筑物及与工程有关的变形的监测、分析及预是工程测量学的重要研究内容。其中的变形分析和预涉及到变形观测数据处理。但变形分析和预的范畴更广，属于多学科的交叉。变形观测数据处理的几种典型方法