固態(tài)激光雷達三種技術手段

所謂的固態(tài)激光雷達，大家普遍的認識是不旋轉(zhuǎn)的就是固態(tài)激光雷達。通常分為三種，基于相控陣、Flash、MEMS三種方式實現(xiàn)的。

采用相控陣原理實現(xiàn)固態(tài)激光雷達，完全取消了機械結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)發(fā)射陣列中每個發(fā)射單元的相位差來改變激光的出射角度。光學相控陣一般都是通過電信號對其相位進行嚴格的控制實現(xiàn)光束指向掃描，因此也可以稱為電子掃描技術。激光測速它也是基多普勒原理的一種激光測速方法，用得較多的是激光多普勒流速計(見激光流量計)，它可以測量風洞氣流速度、流速、飛行器噴射氣流流速、大氣風速和化學反應中粒子的大小及匯聚速度等。但也易形成旁瓣，影響光束作用距離和角分辨率，同時生產(chǎn)難度高。

采用3D Flash技術的固態(tài)激光雷達屬于非掃描式雷達，發(fā)射面陣光，是以2維或3維圖像為重點輸出內(nèi)容的激光雷達。雖然穩(wěn)定性和成本不錯，但主要問題在于探測距離較近，在技術的可靠性方面還存在問題。

而基于MEMS的固態(tài)激光雷達，是通過微振鏡的方式改變單個的發(fā)射角度進行掃描，由此形成一種面陣的掃描視野。目前基于MEMS方式的激光雷達，有很多的廠家在研發(fā)。MEMS相對于前兩者，技術上更容易實現(xiàn)，且價格也比較低廉。雖然很多激光傳感器的水平視場角是360°的，我們實際應用時一般只會用到90°-120°。因此被主機廠商也一致看好。

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激光雷達可進行水下探物

美國諾斯羅普公司為美國高等級研究計劃局研制的ALARMS機載水的雷探測系統(tǒng)，具有自動、實時檢測功能和三維定位能力，定位分辨率高，可以24小時工作，采用卵形掃描方式探測水下疑似目標。

美國卡曼航天公司研制成功的機載水下成像激光雷達，很大特點是可對水下目標成像。由于成像激光雷達的每個激光脈沖覆蓋面積大，因此其搜索效率遠遠高于非成像激光雷達。激光雷達組成激光雷達組成：發(fā)射、接收和信號處理三個主要部分組成。另外，成像激光雷達可以顯示水下目標的形狀等特征，更加便于識別目標，這已是成像激光雷達的一大優(yōu)勢。

激光雷達的現(xiàn)狀及應用

激光技術從它的問世到現(xiàn)在，雖然時間不長，但是由于它有：高亮度性、高方向性、高單色性和高相干性等幾個極有價值的特點，因而在軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學衛(wèi)生和科學研究等方面都有廣泛的應用。

1. 軍事方面的應用

目前，在水的雷探測激光雷達、化學試劑探測激光雷達、大氣監(jiān)測激光雷達等方面已經(jīng)有了很大的成就。另外，中國的攻擊激光雷達已經(jīng)相當?shù)南冗M。

2. 測風方面的應用

多普勒測風激光雷達具有高分辨率、高精度、大探測范圍、能提供晴空條件下三維風場信息的能力。多普勒測風激光雷達利用光的多普勒效應，測量激光光束在大氣中傳輸及其回波信號的多普勒頻移來反演空間風速分布。光速和往返時間的乘積的一半，就是測距儀和被測量物體之間的距離。主要有相干（外差）探測和非相干（直接）探測兩種方式。

3. 氣象方面的應用

我國已經(jīng)建立12個沙塵暴長期觀測站，初次形成全國性的沙塵暴監(jiān)測網(wǎng)絡?？梢酝ㄟ^先進的觀測、等的聯(lián)合研究，查明中國沙塵暴發(fā)生的確切源地，科學地分辨氣象、氣候條件變化等自然因素和沙漠化土地增加等人為因素對沙塵暴的影響，為準確預警、預報沙塵暴，制定全方面的防治計劃提供科學依據(jù)。近年來，激光雷達被廣泛應用于導航領域，如機器人、無人機的避障以及智能車的自動駕駛(領域，應用場景不斷擴大，打破了原來僅局限于應用于軍事領域的局面，而在民用和商業(yè)領域得到較快發(fā)展。

4. 醫(yī)學方面的應用

美國能源部所屬的Oak Ridge國家實驗室開發(fā)出一種集成了激光和雷達系統(tǒng)的系統(tǒng)，研究人員希望這種同頻連續(xù)波激光雷達映射系統(tǒng)，可以從身體上去除壞死的皮膚和肌肉。

5. 水土保持監(jiān)測中的應用

目前，全國由于建設開發(fā)的影響，給水土流失治理帶來很大的難度，據(jù)調(diào)查，全國每年由于開發(fā)建設使水土流失面積達到1.00×104平方千米由以上。由于激光雷達在測量精度上比傳統(tǒng)方法測量結(jié)果要精細許多，更真實、可信。