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有源電光傳感系統(tǒng)利用激光發(fā)射的傳輸光場與遠(yuǎn)處物體相互作用，接收系統(tǒng)檢測帶有物體信息的散射光。因此，有源電光傳感系統(tǒng)類似于微波雷達系統(tǒng)，不同點在于可以工作在電磁波譜的可見光和紅外區(qū)域。由于可見光和紅外的波長較短，有源電光系統(tǒng)比雷達系統(tǒng)具有較高的角度分辨率和精度范圍。與無源電光系統(tǒng)相比，又具有控制照明的優(yōu)勢，例如，控制照明可以使有源電光傳感系統(tǒng)在白天或者夜間在短波段工作，又可以很好地控制陰影效應(yīng)。因此，有源電光傳感系統(tǒng)與微波雷達相比具有良好的分辨率，與無源電光系統(tǒng)相比有照明優(yōu)勢。

　　這些功能結(jié)合在一起使得其應(yīng)用于新型獨特的可操作重要商業(yè)、軍事和情報領(lǐng)域。一個理想應(yīng)用的例子是與雷達影像相比其提供的影像更接近于人眼觀察到的影像，但是在距離方面又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了無源電光感應(yīng)系統(tǒng)。三維地圖是有源電光傳感的一項重要商業(yè)和軍事應(yīng)用，其提供的關(guān)鍵信息是現(xiàn)有替代技術(shù)所不能提供的。預(yù)計有源電光傳感測量提供的全球性、三維數(shù)據(jù)庫將會支撐民用、商用和軍用需求的各種類型的組織地理空間信息。有源電光傳感系統(tǒng)潛在的科研、商業(yè)、軍事轉(zhuǎn)型應(yīng)用是來自太空的風(fēng)向和速度的精確映射，使天氣預(yù)報更加準(zhǔn)確，為飛機提供更高效的飛行路線，提高遠(yuǎn)程武器的精確度。另外一個實例是物美價廉的3D圖像為引導(dǎo)無人駕駛汽車或控制機器人提供必要的信息。有源電光傳感非常適合高敏感振動檢測，可以判斷功率是否流過變壓器或液體是否流過管道或遠(yuǎn)程遙控車載多少液壓缸以及是否需要補給。

　　下面節(jié)選委員會給出的主要結(jié)論和建議：

　　結(jié)論1-1：有源電光傳感利用照明控制實現(xiàn)無源電光傳感無法實現(xiàn)的測量。利用照明控制包括其相干特性。

　　結(jié)論1-2：有源電光傳感提供了許多雷達具有的控制照明優(yōu)勢，工作在更短波段，更大范圍精度和角分辨率以及更多的文字可解釋性。

　　結(jié)論2-18：有源電光傳感有望顯著改變商業(yè)、軍事和情報業(yè)務(wù)，正如雷達在過去七十年所作的貢獻。

　　傳統(tǒng)雷達和有源電光傳感之間的接近類比可以作為有源電光傳感發(fā)展路線的指南。雷達作為第二次世界大戰(zhàn)發(fā)明的改變游戲規(guī)則的技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，以新穎方式客服了各種限制，激增了范圍更廣的軍事和商業(yè)應(yīng)用。雷達開發(fā)出來的很多種技術(shù)都與有源電光傳感相類似，如先進波形合成孔徑成像漸漸地被有源電光傳感所應(yīng)用。

　　光學(xué)有源電光傳感有兩種主要類型：1) 直接檢測，直測量返回信號的強度；2)外差或相干檢測，測量返回信號的電磁場，包括相位和強度。直接檢測可以生成類似于無源電光傳感的傳統(tǒng)二維灰度圖像，而有源電光傳感產(chǎn)生的二維灰度圖像可以提高額外的自由度，類似于無源電光傳感的增強功能，也就是說，增強偏振度、顏色、時間調(diào)制。不同點在于有源傳感器使用照明控制(定時、波形、頻譜特性、偏振等)，受控照明的一種結(jié)果是利用光速測量距離，利用時鐘測量往返時間，這樣很容易創(chuàng)建一個區(qū)域的3D 圖像，如圖1 所示。

　　相同的時鐘可以控制檢測器的開關(guān)，因此，只有物體附件范圍的后向散射被觀察到，也就是說在能力范圍內(nèi)解決目標(biāo)，只要足夠照明達到目標(biāo)并返回到傳感器，范圍內(nèi)輸出干預(yù)散射。在目標(biāo)前/后消除散射和混亂是有源電光傳感的一項重要功能(如圖2 所示)。

雖然有源電光傳感傳輸?shù)墓庾硬皇敲赓M的為系統(tǒng)增加了復(fù)雜度，但是其優(yōu)點在于只要你愿意投入就可以得到盡可能多的光子。在實際探測中沒有陰影，傳感器到任何一點的有源電光成像都有視線接觸。

　　通常，有源電光傳感技術(shù)利用的光具有窄波長帶，從粗糙表面的不同部分干涉窄帶散射光在接收端產(chǎn)生的光區(qū)和暗區(qū)稱為斑點。斑點是很多有源電光傳感應(yīng)用的噪聲源，但斑點又?jǐn)y帶了很多可以被利用的目標(biāo)信息。表面散射和體散射物體都是有益的。有源電光傳感有著廣泛的體散射應(yīng)用，如感知風(fēng)力、氣溶膠、化學(xué)和氣體生物云。體散射和表面散射也適用于水下。委員會發(fā)現(xiàn)組成有源電光傳感的所有器件，包括系統(tǒng)架構(gòu)以及與有源電光傳感相關(guān)的現(xiàn)象論成為了重大任務(wù)。

　　外差檢測又稱相干檢測，利用本地振蕩器輸出激光脈沖的抽樣，拍打返回信號來測量相位和強度。相干檢測甚至可以測量與振動物體相關(guān)的多普勒頻移，這種技術(shù)也稱為激光vibrometry。合成孔徑技術(shù)，如合成孔徑激光雷達(SAL)和多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)，也采用相干方法，因為他們需要捕獲整個光瞳平面的抽樣，包括光瞳平面相位和強度。

　　隨著感應(yīng)模式的快速發(fā)展，有源電光傳感的組件，如激光器、探測器、光學(xué)元件及其加工也日趨完善。委員會預(yù)計在未來十年會不定期開發(fā)新型不可預(yù)知的應(yīng)用領(lǐng)域，它還預(yù)測受各種需求的驅(qū)動，將會引領(lǐng)全球開發(fā)此項技術(shù)。有機電光傳感是一個巨大的研發(fā)領(lǐng)域并且在歐洲、亞洲和美國有廣闊的應(yīng)用范圍。以中國為例，受嚴(yán)重空氣污染影響，該國會很自然投資開發(fā)有源電光傳感設(shè)備來測量空氣污染參數(shù)。美國在開發(fā)軍事應(yīng)用領(lǐng)域的有源電光傳感系統(tǒng)是處于世界領(lǐng)先地位的。然而，重要的電光技術(shù)是在全球范圍內(nèi)開發(fā)的。例如，大多數(shù)的商業(yè)繪圖和測量系統(tǒng)都是在美國以外生產(chǎn)的，所有的DARPA 大型挑戰(zhàn)(2004~2005)無人駕駛車輛所用系統(tǒng)都是由德國SICK 公司生產(chǎn)制造的，因為該公司提供的產(chǎn)品成本比較低實用性比較強。具有文獻記載，歐洲已經(jīng)證實在各種軍事有源電光傳感器方面有很強的能力。許多外貿(mào)型器件激光器和探測器技術(shù)在商業(yè)和高端有源電光傳感方面比美國同行更加先進。

　　無論是商業(yè)領(lǐng)域還是軍事領(lǐng)域，復(fù)雜系統(tǒng)都需要時間和資源來開發(fā)。僅為軍方開發(fā)系統(tǒng)需要大量資源。而商業(yè)部門可以為巨大的商業(yè)利益承擔(dān)開發(fā)有源電光傳感的商業(yè)成本。批量制造可以大大降低生產(chǎn)成本。廉價、大容量系統(tǒng)使有源電光傳感的自動化應(yīng)用成為游戲規(guī)則改變者。

　　結(jié)論2-16：有源電光傳感的商業(yè)應(yīng)用將變得更為廣泛，大大提高有源電光傳感的使用率從而大大降低成本。

　　結(jié)論2-17：機器人，如自主車輛導(dǎo)航，很可能成為有源電光傳感技術(shù)的重要商業(yè)和軍事應(yīng)用。

　　結(jié)論2-19：大多數(shù)用于軍事和安保應(yīng)用領(lǐng)域的有源電光傳感器都可以分成兩類：(1)廉價商用設(shè)備適應(yīng)軍事應(yīng)用，或(2)為軍事應(yīng)用開發(fā)獨特的有源電光傳感系統(tǒng)。第一類適用于非國家行動或資源貧乏國家，第二類僅適用于有大量資源國家。

　　高性能、專業(yè)化的有源電光傳感設(shè)備和系統(tǒng)需要大量投資開發(fā)解決重要的工程難題，還需要持久地部署籌備時間到現(xiàn)場實際系統(tǒng)。開發(fā)和維持大型基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)技術(shù)是昂貴和費時的。

　　結(jié)論2-20：高端有源電光傳感器的開發(fā)項目涉及可觀測活動或者這些方案正在執(zhí)行的指標(biāo)。

　　結(jié)論2-21：廣泛的商業(yè)可利用性為競爭對手以有限資源進入有源電光傳感技術(shù)市場提供了便利條件。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　推薦2-1：分析師評估技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，預(yù)測軍事重要應(yīng)用發(fā)展時間表。

　　最后一點，美國對使用其傳感器規(guī)定了某些特定的標(biāo)準(zhǔn)，例如，美國將不會部署使人致盲的傳感器系統(tǒng)，在通常的交戰(zhàn)進攻規(guī)則下，美國也不允許不負(fù)責(zé)任的決策者做出的無人攻擊決定。如果一個國家或非國家組織對電光傳感裝備武器系統(tǒng)強加的道德或政策限制很少的話，利用有源電光傳感將會是一項技術(shù)突破。

　　建議1-1：為避免技術(shù)突襲的可能性，美國情報界會考慮有源電光傳感技術(shù)的所有應(yīng)用，包括美國道德和政策不允許的情況。

總結(jié)思考和總體結(jié)論及建議

　　在激光照排、寬帶敏感探測器、快速數(shù)據(jù)處理方面取得的最新進展相結(jié)合使有源電光傳感檢測在測繪、定位、自控機器人、環(huán)境監(jiān)測、氣象預(yù)報和情報搜集領(lǐng)域取得革命性的進步。該委員會的任務(wù)是將這些領(lǐng)域的有源電光傳感集中在可以為美國國家安全創(chuàng)造出技術(shù)奇跡上，委員會得出了一下總體結(jié)論和建議：

　　總體結(jié)論：有源電光傳感技術(shù)是一項新興技術(shù)，設(shè)計領(lǐng)域廣泛，包括情報、軍事、科學(xué)和商業(yè)領(lǐng)域。它有可能改變這些領(lǐng)域的平衡，因此也提高了其他國家研究開發(fā)有源電光傳感技術(shù)的興趣，美國暫時處于領(lǐng)先地位，但是在某種情況下美國也不是領(lǐng)導(dǎo)者。

　　總體建議：美國情報屆應(yīng)該積極跟蹤全球使用開發(fā)有源電光傳感技術(shù)情況，美國也應(yīng)該積極開發(fā)有源電光傳感技術(shù)。