激光雷達的工作原理

對人畜無害的紅外光束Light Pluses發(fā)射、反射和接收來探測物體。能探測的對象：白天或黑夜下的特定物體與車之間的距離。甚至由于反射度的不同，車道線和路面也是可以區(qū)分開來的。哪些物體無法探測：光束無法探測到被遮擋的物體。 ↑激光雷達LiDAR示意圖 車用激光雷達工作原理就是蝙蝠測距用的回波時間（Time of Flight，縮寫為TOF）測量方法。但要知道光速是每秒30萬公里。要區(qū)分目標厘米級別的距離，那對傳輸時間測量分辨率必須做到1納秒。要如此的測量時間，因此對應的測量系統(tǒng)的成本就很難降到很低，需要使用巧妙的方法降低測量難度。 是不是覺得很高深難懂？我們直接看動畫吧。 ↑激光雷達LiDAR工作原理 通過旋轉的機械鏡面測量激光發(fā)出和收到回波的時間差，從而確定目標的方位和距離。

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激光雷達的主要性能指標

1.安全等級：

激光雷達的安全等級是否滿足Class1，對人眼無害。需要考慮特定波長的激光產品在完全工作時間內的激光輸出功率，即激光輻射的安全性是波長、輸出功率，和激光輻射時間的綜合作用的結果。

2.輸出參數：

目標的位置(三維)、速度(三維)、方向、時間戳(某些激光雷達有)等。

3.激光發(fā)射方式(機械/固態(tài))：

傳統(tǒng)的采用機械旋轉的結構，機械旋轉容易導致磨損使得激光雷達的使用壽命有限。固態(tài)激光雷達主要由三類-Flash 、MEMS、相控陣。Flash 激光雷達只要有光源，就能用脈沖一次覆蓋整個視場。隨后再用飛行時間（ToF）方法接收相關數據并繪制出激光雷達周圍的目標。MEMS激光雷達其結構相當簡單，只要一束激光和一塊反光鏡。具體來說，激光射向這塊類似陀螺一樣旋轉的反光鏡就行，反光鏡通過轉動，可以實現對激光方向的控制。相控陣激光雷達利用獨立天線同步形成的微陣列，相控陣可以向任何方向發(fā)送無線電波，完全省略了“旋轉”這一步驟，只需控制每個天線發(fā)送信號間的時機或陣列，就能控制信號射向特定位置。

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激光雷達的廣泛發(fā)展北京

隨著科學技術的發(fā)展和計算機及高新技術的廣泛應用，數字立體攝影測量也逐漸發(fā)展和成熟起來，并且相應的軟件和數字立體攝影測量工作站已在生產部門普及。但是攝影測量的工作流程基本上沒有太大的變化，如航空攝影-攝影處理-地面測量(空中三角測量)-立體測量-制圖(DLG、DTM、GIS及其他)的模式基本沒有大的變化。這種生產模式的周期太長，以致于不適應當前信息社會的需要，也不能滿足“數字地球”對測繪的要求。

LIDAR測繪技術空載激光掃瞄技術的發(fā)展，源自1970年，美國航天局（NASA）的研發(fā)。因全球定位系統(tǒng)及慣性導航系統(tǒng)的發(fā)展，使的即時定位及姿態(tài)確定成為可能。德國Stuttgart大學于1988到1993年間將激光掃描技術與即時定位定姿系統(tǒng)結合，形成空載激光掃描儀（Ackermann-19）。之后，空載激光掃瞄儀隨即發(fā)展相當快速，約從1995年開始商業(yè)化，已有10多家廠商生產空載激光掃瞄儀，可選擇的型號超過30種（Baltsavias-1999）。研發(fā)空載激光掃瞄儀的原始目的是觀測多重反射（multiple echoes）的觀測值，測出地表及樹頂的高度模型。由于其高度自動化及的觀測成果用空載激光掃瞄儀為主要的DTM生產工具。

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激光雷達在海洋探索和漁業(yè)資源監(jiān)測

近年來，環(huán)境問題廣受大家關注，而對海洋環(huán)境的保護已成共識，海洋激光雷達作為一種先進的海洋探索與監(jiān)測手段，已經成為主流。

激光雷達與海洋生物相關的應用主要體現在漁業(yè)資源調查和海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測兩方面。前者常采用藍綠脈沖光作為激發(fā)光源，通過對激光回波信號的識別提取以獲得魚群分布區(qū)域和密度信息，結合偏振特征分析可對魚群種類進行識別；后者常采用海洋激光熒光雷達，通過對激光誘導目標物發(fā)射的熒光等光譜信號的探測分析以獲得海洋浮游生物及葉綠素等物質的種類和濃度分布信息。