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在地理地貌勘测远程测距远距离目标的识别和跟踪的和环境监测等需要高精度测量的探测的应用方面激光雷达技术较其他探测如无线电雷达和超声波雷达显现出极大的优势。一方面激光雷达能够发挥其光学成像特性通过成像来反映探测目标的三维、全面的信息而不仅仅是目标的存在和距离信息另一方面激光雷达具有极短的光波长使得探测精度大大提高。此外激光雷达还具有抗干扰能力强可靠性高测速快效率高可用时间长等优点。
激光雷达技术正在逐渐被探索、应用于广泛的科技以及商业领域当中。近年来通过将面阵成像光学系统应用到测距激光雷达发展出三维成像激光雷达这一项具有很高实用价值和商业价值的应用。三维成像激光雷达能够再现目标和物空间的三维信息甚至可以在运动中快速、准确的捕捉到所需要的目标相关信息。这一技术已经在诸如地表地貌获取、水利电力设计、城市规划、对于军事目标识别和跟踪、飞行体防撞预警等等领域得到广泛应用为小到城市、大到地球的三维信息模型的建立做出了不可磨灭的贡献。
激光雷达测距的步骤如下首先将经过电光转换将电脉冲转化成光脉冲信号然后将光脉冲发射出去经过一系列光学系统目标返回到激光雷达的接收电路接收电路经过一次光电转化此次光电转换中的光信号和电信号的强度都较低强度较低的电信号被后级处理电路中放大强度较高的电信号被送至控制系统控制系统对返回并转换、放大后的信号用预制好的手段处理。需要注意的是通常采用半导体激光器作为发射光源使用光电转换管作为接受电路。
回波光信号作为目标物的反射信号可能在不同的情况下会受到不同的影响例如光学镜头会发生不可避免的衰减、目标物发生的难以避免的漫反射现象等等。这使得与发射光相比回波光的光信号功率较小。根据基本光学原理目标物截面情况、发射发散角度、发射光功率和接收的镜头的面积的大小等均将影响回波光的信号强度。之后将介绍根据已有理论和简单推算得到一个常用的此处需要利用的结论接收光功率是激光单程飞行距离二次方的反比。
调频连续波激光雷达的基本测距原理是首先由激光器发射频率连续可调的激光然后从接收电路接收到的激光的频率来计算目标物的距离。激光器发射激光的调制频率是时间函数回波激光的调制频率与当前发射激光的调制频率比较推算就能够获得激光的飞行时间从而计算出目标物距离。
量子理论是利用光子计数法的激光雷达的基础理论。激光雷达的发射与接收都利用了光子计数它能将能量和功率转化成一小段时间内光子的数量。激光雷达的研究主要是以光子系统或分子系统与原子系统作为研究对象即把激光的发射作为一个发射光子团来处理回波信号的接收在这种情况下作为在光子噪声下的光子数。光子计数测距法是采用对接收的光子数进行测量并考虑其与距离的关系来测量目标物的距离。
激光雷达标定板稳定性好可获得重复的准确数据。适用于自动驾驶距离、标识测试和遥感目标等领域不掉粉不变黄具有近完美的朗伯特性。漫反射板采用独家喷涂工艺可以提供多种反射率拼接的漫反射板进行无缝拼接。常用于激光雷达标定板的反射率有10%、50%和80%这三个反射率如果定标精度要求比较高还可定制更多的阶梯反射率。反射率1-99%可选可定制0.05-3m或以上的不同漫反射板尺寸和形状均具有近完美的朗伯特性和稳定性。
