激光雷達(dá)（Lidar，Light Detection and Ranging）是一種通過(guò)發(fā)射激光束并測(cè)量其反射回來(lái)的時(shí)間來(lái)探測(cè)目標(biāo)物體的位置、距離和形狀的技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、地形測(cè)繪、環(huán)境監(jiān)測(cè)、考古學(xué)等領(lǐng)域。

激光雷達(dá)的基本原理

發(fā)射激光束：

激光雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射一個(gè)或多個(gè)激光脈沖。

接收反射信號(hào)：

激光束碰到目標(biāo)物體后反射回激光雷達(dá)傳感器。

計(jì)算距離：

通過(guò)測(cè)量激光脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算激光束傳播的距離（使用公式：距離 = (光速 × 時(shí)間) / 2）。

生成數(shù)據(jù)：

收集到的反射信號(hào)用于生成目標(biāo)物體的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)（即物體表面的點(diǎn)的集合）。

激光雷達(dá)的構(gòu)成

激光發(fā)射器：

產(chǎn)生激光脈沖并將其發(fā)射到目標(biāo)物體上。激光器的類(lèi)型可以是固態(tài)激光器、半導(dǎo)體激光器等。

掃描系統(tǒng)：

掃描系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制激光束的發(fā)射角度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的覆蓋。掃描系統(tǒng)可以是旋轉(zhuǎn)的、振動(dòng)的或固態(tài)的。

探測(cè)器：

用于接收反射回來(lái)的激光信號(hào)。探測(cè)器通常是光電探測(cè)器，如光電二極管或雪崩光電二極管（APD）。

信號(hào)處理單元：

處理從探測(cè)器接收到的信號(hào)，計(jì)算激光脈沖的返回時(shí)間，并轉(zhuǎn)換成距離數(shù)據(jù)。信號(hào)處理單元還負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云或其他形式的可視化數(shù)據(jù)。

控制系統(tǒng)：

控制激光發(fā)射、掃描角度和數(shù)據(jù)采集過(guò)程?？刂葡到y(tǒng)包括計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)，用于協(xié)調(diào)所有組件的工作。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析：

存儲(chǔ)激光雷達(dá)采集的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行后續(xù)的分析和處理，如生成三維模型或進(jìn)行環(huán)境建模。

激光雷達(dá)的分類(lèi)

基于掃描方式的分類(lèi)：

旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)：通過(guò)旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射器和接收器掃描周?chē)h(huán)境，常用于自動(dòng)駕駛車(chē)輛和無(wú)人機(jī)。優(yōu)點(diǎn)是能夠在360度范圍內(nèi)獲取數(shù)據(jù)。

固態(tài)激光雷達(dá)：使用靜態(tài)的激光發(fā)射器和接收器，通過(guò)電子掃描或其他方式實(shí)現(xiàn)多方向掃描。固態(tài)激光雷達(dá)通常更耐用、更緊湊，并且沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件。

基于激光發(fā)射方式的分類(lèi)：

單光束激光雷達(dá)：使用一個(gè)激光束進(jìn)行掃描，數(shù)據(jù)采集速度較慢，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單。

多光束激光雷達(dá)：使用多個(gè)激光束同時(shí)掃描，能夠快速獲取更高分辨率的數(shù)據(jù)，適用于需要高精度的應(yīng)用。

基于激光波長(zhǎng)的分類(lèi)：

近紅外激光雷達(dá)：使用近紅外波長(zhǎng)的激光，具有較好的穿透能力，適用于各種環(huán)境。

可見(jiàn)光激光雷達(dá)：使用可見(jiàn)光波長(zhǎng)的激光，通常用于較短距離和較為光明的環(huán)境。

基于應(yīng)用場(chǎng)景的分類(lèi)：

地面激光雷達(dá)：用于地面上的掃描和測(cè)量，如測(cè)繪和環(huán)境監(jiān)測(cè)。

空氣激光雷達(dá)：安裝在無(wú)人機(jī)或飛機(jī)上，用于大范圍地形測(cè)繪和高分辨率環(huán)境監(jiān)測(cè)。

車(chē)載激光雷達(dá)：安裝在車(chē)輛上，常用于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和輔助駕駛系統(tǒng)。