激光雷達(dá)

激光雷達(dá)主要包括激光發(fā)射、掃描系統(tǒng)、激光接收和信息處理四大系統(tǒng)，這四個(gè)系統(tǒng)相輔相成，形成傳感閉環(huán)。首先激光發(fā)射系統(tǒng)中激勵(lì)源周期性地驅(qū)動(dòng)激光器，發(fā)射激光脈沖，激光調(diào)制器通過(guò)光束控制器控制發(fā)射激光的方向和線數(shù)，然后通過(guò)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，將激光發(fā)射至目標(biāo)物體；掃描系統(tǒng)負(fù)責(zé)以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所在平面的掃描，并產(chǎn)生實(shí)時(shí)的平面圖信息；激光接收系統(tǒng)中光電探測(cè)器接受目標(biāo)物體反射回來(lái)的激光，產(chǎn)生接收信號(hào)；信息處理系統(tǒng)中接收信號(hào)經(jīng)過(guò)放大處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)由信息處理模塊計(jì)算，獲取目標(biāo)表面形態(tài)、物理屬性等特性，建立物體模型。

激光雷達(dá)的選擇

用于激光雷達(dá)的二維激光掃描儀的激光器所輸出的激光波形有兩種：一種是脈沖式的，另一種是連續(xù)波（continuous wave, CW）。脈沖式的激光器一般是半導(dǎo)體激光器，或用半導(dǎo)體激光器泵浦的Nd-YAG (neodymium-doped yttrium aluminium garnet, Nd:Y3Al5O12)激光器。他們的特點(diǎn)是輸出的功率大，峰值功率可達(dá)到幾MW。Optech和萊卡公司使用的是Nd-YAG激光器，波長(zhǎng)為1064 nm，安全等級(jí)為IV級(jí)。安全等級(jí)為I級(jí)的激光器即使在面對(duì)面使用是也不會(huì)對(duì)人眼和動(dòng)物的眼睛造成傷害。

激光雷達(dá)的用途

激光掃描方法不僅是軍內(nèi)獲取三維地理信息的主要途徑，而且通過(guò)該途徑獲取的數(shù)據(jù)成果也被廣泛應(yīng)用于資源勘探、城市規(guī)劃、農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)、水利工程、土地利用、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通通訊、防震減災(zāi)及國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目等方面，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和科學(xué)研究提供了極為重要的原始資料，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，展示出良好的應(yīng)用前景。低機(jī)載LIDAR地面三維數(shù)據(jù)獲取方法與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，具有生產(chǎn)數(shù)據(jù)外業(yè)成本低及后處理成本的優(yōu)點(diǎn)。目前，廣大用戶急需低成本、高密集、快速度、的數(shù)字高程數(shù)據(jù)或數(shù)字表面數(shù)據(jù)，機(jī)載LIDAR技術(shù)正好滿足這個(gè)需求，因而它成為各種測(cè)量應(yīng)用中深受歡迎的一個(gè)高新技術(shù)。

快速獲取的數(shù)字高程數(shù)據(jù)或數(shù)字表面數(shù)據(jù)是機(jī)載LIDAR技術(shù)在許多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用的前提，因此，開(kāi)展機(jī)載LIDAR數(shù)據(jù)精度的研究具有非常重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。在這一背景下，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)提高機(jī)載LIDAR數(shù)據(jù)精度做了大量研究。

激光雷達(dá)是一種工作在從紅外到紫外光譜段的雷達(dá)系統(tǒng)，其原理和構(gòu)造與激光測(cè)距儀極為相似。科學(xué)家把利用激光脈沖進(jìn)行探測(cè)的稱(chēng)為脈沖激光雷達(dá)，把利用連續(xù)波激光束進(jìn)行探測(cè)的稱(chēng)為連續(xù)波激光雷達(dá)。激光雷達(dá)的作用是能測(cè)量目標(biāo)位置（距離和角度）、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、振動(dòng)和姿態(tài)）和形狀，探測(cè)、識(shí)別、分辨和跟蹤目標(biāo)。經(jīng)過(guò)多年努力，科學(xué)家們已研制出火控激光雷達(dá)、偵測(cè)激光雷達(dá)、靶場(chǎng)測(cè)量激光雷達(dá)、導(dǎo)航激光雷達(dá)等。

由于飛行作業(yè)是激光雷達(dá)航測(cè)成圖的道工序，它為后續(xù)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理提供直接起算數(shù)據(jù)。按照測(cè)量誤差原理和制定“規(guī)范”的基本原則，都要求工序的成果所包含的誤差，對(duì)后一工序的影響應(yīng)為較小。因此，通過(guò)研究機(jī)載激光雷達(dá)作業(yè)流程，優(yōu)化設(shè)計(jì)作業(yè)方案來(lái)提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，是非常有意義的。

激光雷達(dá)，是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)(激光束),然后將接收到的從目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù),從而對(duì)飛機(jī)等目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。它由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機(jī)再把從目標(biāo)反射回來(lái)的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。