激光雷达简介

LiDARSensor**********************RadioDetectionAndRanging（无线电探测及测距）以微波和毫米波为载波，由发射机、天线和接收机等部分组成。LightDetectionAndRanging（激光探测及测距）以激光为载波，以光电探测器为接收器件，以光学望远镜为天线，俗称“激光雷达”。RadarLiDAR发射系统接收系统信号处理及控制目标2.基本组成：1.工作原理：传感器发射激光束打到目标物体上并反射回来，接收器准确地测量出光脉冲从发射到被反射回的传播时间，光速已知，就可得到从激光雷达到目标点的距离。若激光束不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定。3.作用：能精确测量目标位置（距离和角度）、运动状态（速度、振动和姿态）和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。典型Lidar基本框图：激光电源激光调制光束控制发射光学天线接收光学天线激光器探测器制冷前置放大器主放大器信号处理模数转换主处理器距离信息速度信息角度信息目标图像信息通信系统屏幕显示伺服系统目标物体核心理论基础发射系统接收系统信息处理运载平台体积重量工作模式第一代经典理论气体激光，传统光学系统单元探测器，脉冲体制，直接接收单元电路，模拟电路地基为主，车载为辅分立元件，大单一波长，单一模式第二代量子理论气体/固体/半导体激光，光机扫描SPITE器件，线列探测器，外差接收单元电路，数字电路，成像显示车/机载为主，星载为辅分立元件，单元模块，中等双色、多光谱，主被动复合第三代光子探测，统计理论DPSS发射，电子扫描，非扫描面阵探测器，外差接收集成模块，DSP芯片，成像显示车/机载，弹/星载功能部件，MOEMS，小多波长复合，多功能模块，智能化模块第四代光子探测，纳米物理阵列发射，微光学系统微光学系统，焦平面阵列探测器，光纤导光硬软件融合，系统级芯片，高分辨率，成像显示植入生物体系统级芯片，极小全波段复合，光电全模复合，测通控一体化，多模复合模块信号形式•脉冲•连续波探测方式•直接探测•相干探测功能•成像•测距测速•动目标指示•……分类LaserPD优点波长比微波短好几个数量级，可在分子量级上对目标进行探测。探测灵敏度和测量分辨率高。多普勒频移大，信息量大，可测速及识别动目标，也可得到运动目标的高分辨率图像。在功能相同的情况下，较微波雷达体积小、重量轻；天线和系统结构可做的很小。123应用&前景•侦察用成像激光雷达•化学/生物战剂探测激光雷达•障碍回避激光雷达•大气监测激光雷达•制导激光雷达•水下探测激光雷达•空间监视激光雷达•机器人三维视觉系统典型应用：用于测绘的机载Lidar系统机载Lidar系统Lidar测距GPSINS（惯性导航系统）工作原理：结合Lidar测距，从GPS得到激光器的位置和从INS惯性导航仪得到的激光发射方向，就可以准确计算出每一个地面光斑的X、Y、Z的坐标。而后通过扫描，可获得一定地域范围的DEM(数字高程模型)。优点•数据采集速度快、测量数据精度高、外业工作量少、数据处理自动化程度高。•可以对危险地区安全地实行远距离、高精度三维测量。•是目前唯一能测定森林覆盖地区地面高程的可行技术。缺点•硬件设备昂贵。•数据的后期处理相对滞后，算法还很不成熟。Displacement：Self-mixinginterferenceP≈P0[1+mcos(2πΔL/λ)]m=2(r3/r2)ln(R1R2)(a)Loudspeaker,657Hz,verticalscale1.2μmdiv−1,timescale200μsdiv−1.(b)VerylowfeedbackregimeC1,verticalscale2mVdiv−1.(c)WeakfeedbackC≈1,verticalscale10mVdiv−1.(d)ModeratefeedbackC1,verticalscale20mVdiv−1.vDopplerFrequency:F=2nvcosθ/λVelocity：DopplerFrequency24.3kHzThankyou！