技术总结报告
1项目概述
1.1项目背景
小型无人机具有飞行高度低、移动速度快，以及反射截面小的特性，同时结合先进的伪装技术，往往难以被传统探测手段发现，使交战方式产生了巨大的变化。随着加工工艺和芯片集成技术的发展，无人机有进一步的体积小型化、行为智能化和侦查能力远程化的发展趋势。目前，尺寸不大于0.1平方米，具备引导和打击能力的微型无人机发展迅速，无疑也会对无人机探测技术提出了更高的挑战。激光雷达成像探测技术的兴起，一定程度上能够应对上述挑战。由于激光雷达采用的是准直性高、方向性好的激光光源，不受地杂波问题的影响，可以直观的获取目标的图像信息，尤其是微波雷达与激光雷达进行融合，形成多种探测手段的搭配，可以满足在未来复杂环境下对低空小型化无人机的远程探测需求。
对无人机进行远程发现和摧毁，是反无人机作战领域追求的目标。随着无人机威胁的日益增大，以及复杂战场环境下的光电对抗加剧，用户需要作用距离更远、测量精度更高和抗干扰能力更强的无人机探测技术，有关方面提出了能够在5km以外的远距离上，发现尺寸不大于0.1平方米的无人机的应用需求。分析上述应用需求，怎样在广袤的空域中发现小尺寸、快速运动的无人机目标，并实现远距离的追踪和识别，是当前的应用痛点所在。
传统机械扫描成像激光雷达成像帧频慢、很难有效发现5km远场处的快速运动无人机目标。基于阵列探测器的焦平面体制激光雷达，成像帧频快、成像范围大，尤其适合在远场大空域范围内捕捉快速运动目标，因此具备发展成为下一代无人机反侦查设备的潜力。提升焦平面成像激光雷达性能的关键，必须大幅提升阵列探测器的面阵尺寸、量子效率和响应动态范围等核心指标。目前，国内焦平面成像阵列探测核心器件技术发展迅速，初步建立了材料、芯片、器件、组件等技术链，但焦平面阵列探测器在像元数量、量子效率等方面，仍较国际先进水平存在差异，尤其是面阵探测器的研制往往与激光雷达整机系统应用脱节，因此，本项目以远距离小目标探测为抓手，通过解决任务书提出的典型的应用需求，进一步牵引探测器阵列规模、像元尺寸、组件尺寸、环境适应性等关键技术创新，开展先进焦平面探测器的研制，有效验证阵列探测器的性能，使激光雷达具备在5km的远场测程上，探测0.1平方米尺寸无人机目标的能力，进一步推动国内激光雷达技术全技术链的发展。
在未来阶段，人们对微小目标的快速、高分辨力捕获需求更加强烈，也对更大面阵红外探测系统提出了更高的要求，因此，本项目还预先开展了焦平面芯片拼接技术的探索，基于1280×1024探测器核心模块，试制3K×3K拼接式大面阵探测器阵列，利用3K×3K大阵列探测器，可以进一步增大远场探测时激光雷达接收光学镜头的视场，从而能够增加对微小目标的快速捕获能力，同时还能保持较高的成像分辨力。
1.2任务来源
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2研究目标和技术指标
2.1任务书规定的研究目标
研制一台基于焦平面探测器的激光雷达验证样机，针对0.1m2大小的、漫反射率大于等于0.6的特征目标，实现在5km距离上的高分辨率成像探测，相关结果用于验证探测器的性能指标。
相关术语解释：
焦平面成像激光雷达：基于阵列探测器的激光雷达验证样机，是面向远场弱目标探测的激光雷达阵列探测器研制及系统验证项目的组成部分，其作用是通过装机实测，验证探测器的成像指标。本项目研制的面阵探测器属于焦平面成像器件，故激光雷达验证样机采用焦平面成像激光雷达探测体制。
2.2任务书规定的技术指标
1).激光雷达验证样机的激光器波长：1550±50nm。
2).激光雷达验证样机能探测到的目标面积：≤0.1m2。
3).激光雷达验证样机最大成像距离：≥5公里。
4).激光雷达验证样机成像分辨率好于0.3米。
5).激光雷达验证样机探测视场：≥5°×5°
6).激光雷达验证样机最大可探测速度：＞120公里/小时。
7).激光雷达验证样机速度分辨力好于2厘米/秒。
相关术语解释：
探测视场：按照目前国际上先进焦平面激光雷达的探测体制和技术指标，例如加拿大OBZERV公司的货架产品ARCG-2400，其工作体制均为采取大于等于5°×5°的大视场用于大区域范围的搜索探测，而对于5km远场的小目标，则选用0.2°×0.2°以下的小视场用于对目标的识别、跟踪和确认。本项目中，激光雷达验证样机的探测视场，采用同样的设计思路，接收镜头采用大变倍比变焦设计，激光雷达用于大空域搜索时的最大探测视场大于等于5°×5°，用于距离在5km以外的远场小目标，则采用0.2°×0.2°的小视场识别目标。
最大可探测速度：针对视场中的动目标，激光雷达最大可探测速度指目标在视场中的横向移动速度（横向移动方向指垂直于接收镜头光轴的任意方向）。激光雷达速度探测功能的实现，主要通过测试探测器的成像帧频指标，结合目标图像在焦平面上移动的像元数，推