激光雷達(dá)的介紹

激光雷達(dá)是一種測(cè)量方法，它通過(guò)用脈沖激光照射目標(biāo)并用傳感器測(cè)量反射脈沖的返回時(shí)間來(lái)測(cè)量目標(biāo)的距離。激光返回時(shí)間和波長(zhǎng)的差異可用于創(chuàng)建目標(biāo)的數(shù)字三維表示激光雷達(dá)，現(xiàn)在通常稱為光探測(cè)，初始是光和雷達(dá)的混合體。激光雷達(dá)有時(shí)也稱為 3D 激光掃描，它是 3D 掃描和激光掃描的特殊組合。它在陸地、空中和移動(dòng)設(shè)備上都有應(yīng)用。

激光雷達(dá)通常用于制作高分辨率地圖，應(yīng)用于大地測(cè)量學(xué)、地理信息學(xué)、考古學(xué)、地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、地震學(xué)、林業(yè)、大氣物理學(xué)、激光制導(dǎo)、機(jī)載激光條測(cè)繪和激光高度測(cè)量。 該技術(shù)用于一些自動(dòng)駕駛汽車(chē)的控制和導(dǎo)航。

激光雷達(dá)使用紫外光、可見(jiàn)光或近紅外光對(duì)物體成像。它可以對(duì)多種材料進(jìn)行成像，包括非金屬物體、巖石、雨、化合物、氣溶膠、云，甚至單個(gè)分子。窄激光束可以以非常高的分辨率繪制物體的物理特征； 例如，攜帶激光雷達(dá)的飛機(jī)可以繪制分辨率為 30 厘米（12 英寸）或更高的地形。

激光雷達(dá)的基本概念是在 1930 年提出的，他設(shè)想使用強(qiáng)大的探照燈來(lái)探測(cè)大氣。事實(shí)上，激光雷達(dá)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大氣研究和氣象學(xué)。 激光雷達(dá)儀器可以安裝在飛機(jī)和衛(wèi)星上進(jìn)行高空測(cè)繪——較近的例子是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的先進(jìn)機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)試研究。美國(guó)國(guó)家航空航天局確定，激光雷達(dá)是未來(lái)機(jī)器人和載人登月車(chē)實(shí)現(xiàn)自主、平安著陸的關(guān)鍵技術(shù)。

波長(zhǎng)因目標(biāo)而異：從大約 10 微米到大約 250 納米的紫外線。 通常，光是通過(guò)反向散射反射的，而不是來(lái)自鏡子的純反射。不同類(lèi)型的散射用于不同的激光雷達(dá)應(yīng)用：較為普遍的是瑞利散射、米氏散射、拉曼散射和熒光反應(yīng)。通過(guò)識(shí)別返回信號(hào)強(qiáng)度中與波長(zhǎng)相關(guān)的變化，可以使用適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)組合來(lái)遠(yuǎn)程繪制大氣成分圖。

激光雷達(dá)使用提供照明源的有源傳感器。能量源撞擊物體，反射的能量被傳感器檢測(cè)和測(cè)量。通過(guò)記錄傳輸脈沖和反向散射脈沖之間的延遲，并通過(guò)使用光速來(lái)計(jì)算行進(jìn)的距離來(lái)確定到物體的距離。光學(xué)掃描激光雷達(dá)可以進(jìn)行 3D 成像，因?yàn)橄鄼C(jī)可以發(fā)出更大的掃描光束，并利用返回的能量來(lái)測(cè)量特定區(qū)域的空間關(guān)系和大小。這是更準(zhǔn)確的成像，因?yàn)椴东@的幀不需要拼接在一起，并且系統(tǒng)對(duì)平臺(tái)移動(dòng)不敏感，因此失真更少。

可以使用掃描和非掃描系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)三維成像。“三維門(mén)控觀測(cè)激光雷達(dá)”是一種使用脈沖激光器和快速門(mén)控相機(jī)的非掃描激光測(cè)距系統(tǒng)。目前，已經(jīng)有利用數(shù)字光處理技術(shù)進(jìn)行虛擬光束控制的研究。