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激光雷达（英文：Laser Radar
[1]
），是以发射
激光束
探测目标的位置、速度等特征量的
雷达
系统。其工作原理是向目标发射探测
信号
（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标
回波
）与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和
信息处理系统
等组成，激光器将电
脉冲
变成光脉冲发射出去，
光接收机
再把从目标
反射
回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。
概述图参考资料
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- 中文名
- 激光雷达
- 外文名
- Laser Radar [1]
- 用 途
- 探测距离、方位、高度、速度等
- 雷达原理
- 以激光束探测目标 [1]
系统概要
激光雷达
用
激光器
作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统、接收系统 、信息处理等部分组成。发射系统是各种形式的激光器，如
二氧化碳激光器
、掺钕钇铝石榴石激光器、
半导体激光器
及波长可调谐的
固体激光器
以及光学扩束单元等组成；接收系统采用望远镜和各种形式的
光电探测器
，如
光电倍增管
、
半导体光电二极管
、
雪崩光电二极管
、红外和
可见光
多元探测器件等组合。激光雷达采用
脉冲
或连续波2种工作方式，探测方法按照探测的原理不同可以分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、
布里渊散射
、荧光、多普勒等激光雷达。
雷达探测示意图
激光本身具有非常精确的测距能力，其测距精度可达几个厘米，而LIDAR系统的精确度除了激光本身因素，还取决于激光、GPS及
惯性测量单元
（IMU）三者同步等内在因素。随着商用GPS及IMU的发展，通过LIDAR从移动平台上（如在飞机上）获得高精度的数据已经成为可能并被广泛应用。
LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度，激光扫描角度，从GPS得到的激光器的位置和从INS得到的激光发射方向，就可以准确地计算出每一个地面光斑的坐标X，Y，Z。激光束发射的频率可以从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。举例而言，一个频率为每秒一万次脉冲的系统，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。一般而言，LIDAR系统的地面光斑间距在2~4m不等。
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激光雷达的工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，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。
激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度，这是、也是直接探测型雷达的基本工作原理。
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发展沿革
自从1839年由Daguerre和Niepce
拍摄
第一张像片以来，利用像片制作像片平面图（X、Y）技术一直沿用。到了1901年荷兰人Fourcade发明了摄影测量的立体观测技术，使得从二维像片可以获取地面三维数据（X、Y、Z）成为可能。一百年以来，
立体摄影测量
仍然是获取地面三维数据最精确和最可靠的技术，是国家基本
比例尺地形图
测绘的重要技术。
随着科学技术的发展和计算机及高新技术的广泛应用，数字立体摄影测量也逐渐发展和成熟起来，并且相应的软件和数字立体摄影测量工作站已在生产部门普及。但是摄影测量的工作流程基本上没有太大的变化，如航空摄影-摄影处理-地面测量（
空中三角测量
）-立体测量-制图（DLG、DTM、GIS及其他）的模式基本没有大的变化。这种生产模式的周期太长，以致于不适应当前信息社会的需要，也不能满足“数字地球”对测绘的要求。
LIDAR测绘技术空载激光扫瞄技术的发展，源自1970年，
美国国家航空航天局
的研发。因
全球定位系统
及
惯性导航系统
的发展，使精确的即时定位及姿态确定成为可能。德国Stuttgart大学于1988到1993年间将激光扫描技术与即时
定位定姿系统
结合，形成空载
激光扫描仪
（Ackermann-19）。之后，空载激光扫瞄仪随即发展相当快速，约从1995年开始商业化，已有10多家厂商生产空载激光扫瞄仪，可选择的型号超过30种（Baltsavias-1999）。研发空载激光扫瞄仪的原始目的是观测多重反射（multiple echoes）的观测值，测出地表及树顶的高度模型。由于其高度自动化及精确的观测成果用空载激光扫瞄仪为主要的DTM生产工具。
美国卡曼航天公司研制成功的机载水下
成像激光雷达
，最大特点是可对水下目标成像。由于成像激光雷达的每个激光脉冲覆盖面积大，因此其搜索效率远远高于非成像激光雷达。另外，成像激光雷达可以显示水下目标的形状等特征，更加便于识别目标，这已是成像激光雷达的一大优势。
直升机在进行低空巡逻飞行时，极易与地面小山或建筑物相撞。为此，研制能规避地面障碍物的直升机机载雷达是人们梦寐以求的愿望。这种雷达已在美国、德国和法国获得了成功。
德国戴姆勒。奔驰宇航公司研制成功的Hel??las障碍探测激光雷达更高一筹，它是一种固体1．54微米成像激光雷达，视场为32度×32度，能探测300-500米距离内直径1厘米粗的电线，将装在新型EC-135和EC-155直升机上。
法国达索电子公司和英国马可尼公司联合研制的吊舱载CLARA激光雷达具有多种功能，采用
CO2激光器
。不但能探测标杆和电缆之类的障碍，还具有地形跟踪、目标测距和指示、活动目标指示等功能，适用于飞机和直升机。
俄罗斯研制成功的KDKhr-1N远距离地面激光毒气报警系统，可以实时地远距离探测化学毒剂攻击，确定毒剂气溶胶云的斜距、中心厚度、离地高度、中心角坐标以及毒剂相关参数，并可通过无线电通道或有线线路向部队
自动控制系统
发出报警信号，比传统探测前进了一大步。
速腾聚创推32线激光雷达，用于无人驾驶车，RL32垂直角分辨率达到0.33度，探测距离达到200米，搭载该产品、时速高达100千米/小时的自动驾驶汽车有7秒的时间对环境作出反应，能够提升自动驾驶的安全性。
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技术特点
激光雷达按工作方式可分为脉冲激光雷达和连续波激光雷达，根据探测技术的不同，可以分为：直接探测型激光雷达和相干探测型激光雷达，按应用范围可分为：靶场测量激光雷达（武器实验测量）火控激光雷达（控制射击武器自动实施瞄准与发射）跟踪识别激光雷达（制导、侦查、预警、水下目标探测），激光雷达引导（航天器交汇对接、障碍物回避）、大气测量激光雷达（云层高度、
大气能见度
、风速、大气中物质的成分和含量）。激光雷达的主要应用于跟踪，成像制导，三维视觉系统，测风，
大气环境监测
，主动遥感等方向。
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激光扫描方法不仅是军内获取三维地理信息的主要途径，而且通过该途径获取的数据成果也被广泛应用于资源勘探、
城市规划
、农业开发、
水利工程
、土地利用、
环境监测
、交通通讯、防震减灾及国家
重点建设项目
等方面，为国民经济、社会发展和科学研究提供了极为重要的
原始资料
，并取得了显著的经济效益，展示出良好的应用前景。低机载LIDAR地面三维数据获取方法与传统的测量方法相比，具有生产数据外业成本低及后处理成本的优点。广大用户急需低成本、高密集、快速度、高精度的数字高程数据或数字表面数据，机载LIDAR技术正好满足这个需求，因而它成为各种测量应用中深受欢迎的一个高新技术。
快速获取高精度的数字高程数据或数字表面数据是机载LIDAR技术在许多领域的广泛应用的前提，因此，开展机载LIDAR数据精度的研究具有非常重要的理论价值和现实意义。在这一背景下，国内外学者对提高机载LIDAR数据精度做了大量研究。
激光雷达是一种工作在从红外到紫外光谱段的雷达系统，其原理和构造与
激光测距
仪极为相似。科学家把利用
激光脉冲
进行探测的称为脉冲激光雷达，把利用连续波激光束进行探测的称为连续波激光雷达。激光雷达的作用是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。经过多年努力，科学家们已研制出火控激光雷达、侦测激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达、导航激光雷达等。
由于飞行作业是激光雷达航测成图的第一道工序，它为后续内业数据处理提供直接起算数据。按照测量误差原理和制定“规范”的基本原则，都要求前一工序的成果所包含的误差，对后一工序的影响应为最小。因此，通过研究机载激光雷达作业流程，优化设计作业方案来提高数据质量，是非常有意义的。
衍生型号
传统的水中目标探测装置是声纳。根据
声波
的发射和接收方式，声纳可分为主动式和被动式，可对水中目标进行警戒、搜索、定性和跟踪。但它体积很大，重量一般在600公斤以上，有的甚至达几十吨重。而激光雷达是利用机载蓝绿激光器发射和接收设备，通过发射大功率窄脉冲激光，探测海面下目标并进行分类，既简便，精度又高。
