激光雷達

激光雷達主要包括激光發(fā)射、掃描系統(tǒng)、激光接收和信息處理四大系統(tǒng)，這四個系統(tǒng)相輔相成，形成傳感閉環(huán)。首先激光發(fā)射系統(tǒng)中激勵源周期性地驅(qū)動激光器，發(fā)射激光脈沖，激光調(diào)制器通過光束控制器控制發(fā)射激光的方向和線數(shù)，然后通過發(fā)射光學系統(tǒng)，將激光發(fā)射至目標物體；掃描系統(tǒng)負責以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來，實現(xiàn)對所在平面的掃描，并產(chǎn)生實時的平面圖信息；激光接收系統(tǒng)中光電探測器接受目標物體反射回來的激光，產(chǎn)生接收信號；信息處理系統(tǒng)中接收信號經(jīng)過放大處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)由信息處理模塊計算，獲取目標表面形態(tài)、物理屬性等特性，建立物體模型。

激光雷達的選擇

用于激光雷達的二維激光掃描儀的激光器所輸出的激光波形有兩種：一種是脈沖式的，另一種是連續(xù)波（continuous wave, CW）。脈沖式的激光器一般是半導體激光器，或用半導體激光器泵浦的Nd-YAG (neodymium-doped yttrium aluminium garnet, Nd:Y3Al5O12)激光器。他們的特點是輸出的功率大，峰值功率可達到幾MW。Optech和萊卡公司使用的是Nd-YAG激光器，波長為1064 nm，安全等級為IV級。安全等級為I級的激光器即使在面對面使用是也不會對人眼和動物的眼睛造成傷害。

激光雷達的用途

激光掃描方法不僅是軍內(nèi)獲取三維地理信息的主要途徑，而且通過該途徑獲取的數(shù)據(jù)成果也被廣泛應用于資源勘探、城市規(guī)劃、農(nóng)業(yè)開發(fā)、水利工程、土地利用、環(huán)境監(jiān)測、交通通訊、防震減災及國家重點建設(shè)項目等方面，為國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和科學研究提供了極為重要的原始資料，并取得了顯著的經(jīng)濟效益，展示出良好的應用前景。低機載LIDAR地面三維數(shù)據(jù)獲取方法與傳統(tǒng)的測量方法相比，具有生產(chǎn)數(shù)據(jù)外業(yè)成本低及后處理成本的優(yōu)點。目前，廣大用戶急需低成本、高密集、快速度、的數(shù)字高程數(shù)據(jù)或數(shù)字表面數(shù)據(jù)，機載LIDAR技術(shù)正好滿足這個需求，因而它成為各種測量應用中深受歡迎的一個高新技術(shù)。

快速獲取的數(shù)字高程數(shù)據(jù)或數(shù)字表面數(shù)據(jù)是機載LIDAR技術(shù)在許多領(lǐng)域的廣泛應用的前提，因此，開展機載LIDAR數(shù)據(jù)精度的研究具有非常重要的理論價值和現(xiàn)實意義。在這一背景下，國內(nèi)外學者對提高機載LIDAR數(shù)據(jù)精度做了大量研究。

激光雷達是一種工作在從紅外到紫外光譜段的雷達系統(tǒng)，其原理和構(gòu)造與激光測距儀極為相似。科學家把利用激光脈沖進行探測的稱為脈沖激光雷達，把利用連續(xù)波激光束進行探測的稱為連續(xù)波激光雷達。激光雷達的作用是能測量目標位置（距離和角度）、運動狀態(tài)（速度、振動和姿態(tài)）和形狀，探測、識別、分辨和跟蹤目標。經(jīng)過多年努力，科學家們已研制出火控激光雷達、偵測激光雷達、靶場測量激光雷達、導航激光雷達等。

由于飛行作業(yè)是激光雷達航測成圖的道工序，它為后續(xù)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理提供直接起算數(shù)據(jù)。按照測量誤差原理和制定“規(guī)范”的基本原則，都要求工序的成果所包含的誤差，對后一工序的影響應為較小。因此，通過研究機載激光雷達作業(yè)流程，優(yōu)化設(shè)計作業(yè)方案來提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，是非常有意義的。

激光雷達，是以發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。其工作原理是向目標發(fā)射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發(fā)射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關(guān)信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù),從而對飛機等目標進行探測、跟蹤和識別。它由激光發(fā)射機、光學接收機、轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。