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激光雷達(dá)的工作原理

對(duì)人畜無(wú)害的紅外光束Light Pluses發(fā)射、反射和接收來(lái)探測(cè)物體。能探測(cè)的對(duì)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(kāi)來(lái)的。哪些物體無(wú)法探測(cè)：光束無(wú)法探測(cè)到被遮擋的物體。 ↑激光雷達(dá)LiDAR示意圖 車用激光雷達(dá)工作原理就是蝙蝠測(cè)距用的回波時(shí)間（Time of Flight，縮寫為TOF）測(cè)量方法。但要知道光速是每秒30萬(wàn)公里。要區(qū)分目標(biāo)厘米級(jí)別的距離，那對(duì)傳輸時(shí)間測(cè)量分辨率必須做到1納秒。要如此的測(cè)量時(shí)間，因此對(duì)應(yīng)的測(cè)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(cè)量難度。 是不是覺(jué)得很高深難懂？我們直接看動(dòng)畫吧。 ↑激光雷達(dá)LiDAR工作原理 通過(guò)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械鏡面測(cè)量激光發(fā)出和收到回波的時(shí)間差，從而確定目標(biāo)的方位和距離。

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激光雷達(dá)的主要性能指標(biāo)

1.安全等級(jí)：

激光雷達(dá)的安全等級(jí)是否滿足Class1，對(duì)人眼無(wú)害。需要考慮特定波長(zhǎng)的激光產(chǎn)品在完全工作時(shí)間內(nèi)的激光輸出功率，即激光輻射的安全性是波長(zhǎng)、輸出功率，和激光輻射時(shí)間的綜合作用的結(jié)果。

2.輸出參數(shù)：

目標(biāo)的位置(三維)、速度(三維)、方向、時(shí)間戳(某些激光雷達(dá)有)等。

3.激光發(fā)射方式(機(jī)械/固態(tài))：

傳統(tǒng)的采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，機(jī)械旋轉(zhuǎn)容易導(dǎo)致磨損使得激光雷達(dá)的使用壽命有限。固態(tài)激光雷達(dá)主要由三類-Flash 、MEMS、相控陣。Flash 激光雷達(dá)只要有光源，就能用脈沖一次覆蓋整個(gè)視場(chǎng)。隨后再用飛行時(shí)間（ToF）方法接收相關(guān)數(shù)據(jù)并繪制出激光雷達(dá)周圍的目標(biāo)。MEMS激光雷達(dá)其結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，只要一束激光和一塊反光鏡。具體來(lái)說(shuō)，激光射向這塊類似陀螺一樣旋轉(zhuǎn)的反光鏡就行，反光鏡通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光方向的控制。相控陣激光雷達(dá)利用獨(dú)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(wú)線電波，完全省略了“旋轉(zhuǎn)”這一步驟，只需控制每個(gè)天線發(fā)送信號(hào)間的時(shí)機(jī)或陣列，就能控制信號(hào)射向特定位置。

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激光雷達(dá)的廣泛發(fā)展北京

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)及高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字立體攝影測(cè)量也逐漸發(fā)展和成熟起來(lái)，并且相應(yīng)的軟件和數(shù)字立體攝影測(cè)量工作站已在生產(chǎn)部門普及。但是攝影測(cè)量的工作流程基本上沒(méi)有太大的變化，如航空攝影-攝影處理-地面測(cè)量(空中三角測(cè)量)-立體測(cè)量-制圖(DLG、DTM、GIS及其他)的模式基本沒(méi)有大的變化。這種生產(chǎn)模式的周期太長(zhǎng)，以致于不適應(yīng)當(dāng)前信息社會(huì)的需要，也不能滿足“數(shù)字地球”對(duì)測(cè)繪的要求。

LIDAR測(cè)繪技術(shù)空載激光掃瞄技術(shù)的發(fā)展，源自1970年，美國(guó)航天局（NASA）的研發(fā)。因全球定位系統(tǒng)及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，使的即時(shí)定位及姿態(tài)確定成為可能。德國(guó)Stuttgart大學(xué)于1988到1993年間將激光掃描技術(shù)與即時(shí)定位定姿系統(tǒng)結(jié)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(dāng)快速，約從1995年開(kāi)始商業(yè)化，已有10多家廠商生產(chǎn)空載激光掃瞄儀，可選擇的型號(hào)超過(guò)30種（Baltsavias-1999）。研發(fā)空載激光掃瞄儀的原始目的是觀測(cè)多重反射（multiple echoes）的觀測(cè)值，測(cè)出地表及樹頂?shù)母叨饶Ｐ?。由于其高度自?dòng)化及的觀測(cè)成果用空載激光掃瞄儀為主要的DTM生產(chǎn)工具。

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激光雷達(dá)在海洋探索和漁業(yè)資源監(jiān)測(cè)

近年來(lái)，環(huán)境問(wèn)題廣受大家關(guān)注，而對(duì)海洋環(huán)境的保護(hù)已成共識(shí)，海洋激光雷達(dá)作為一種先進(jìn)的海洋探索與監(jiān)測(cè)手段，已經(jīng)成為主流。

激光雷達(dá)與海洋生物相關(guān)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在漁業(yè)資源調(diào)查和海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)兩方面。前者常采用藍(lán)綠脈沖光作為激發(fā)光源，通過(guò)對(duì)激光回波信號(hào)的識(shí)別提取以獲得魚群分布區(qū)域和密度信息，結(jié)合偏振特征分析可對(duì)魚群種類進(jìn)行識(shí)別；后者常采用海洋激光熒光雷達(dá)，通過(guò)對(duì)激光誘導(dǎo)目標(biāo)物發(fā)射的熒光等光譜信號(hào)的探測(cè)分析以獲得海洋浮游生物及葉綠素等物質(zhì)的種類和濃度分布信息。