大家好，今天海達數云小編帶大家了解下激光雷達以及它的相關應用。

　　在(zai)搞明白(bai)這兩(liang)個(ge)問題之(zhi)前，我們先(xian)來了解下激光(guang)雷達的歷史。

　　激光雷達歷史

　　1916年，愛因斯(si)坦提出了光的(de)受激發射理(li)論，人類(lei)對(dui)激光開始(shi)有了認知。激光并(bing)不像紅外線、紫外線之(zhi)類(lei)的(de)是(shi)某一波段的(de)光的(de)總稱，而是(shi)有著(zhu)精確的(de)單一顏(yan)色和單一波長的(de)光，相比(bi)由多種顏(yan)色、波長混合(he)的(de)自然(ran)光，激光有著(zhu)亮度高、能量大(da)、方向性好的(de)特點。直到(dao)1960年，人類(lei)研(yan)制(zhi)出(chu)了第一臺(tai)激光(guang)(guang)發(fa)生器，終(zhong)于揭開了利用激光(guang)(guang)的序幕。根據發(fa)生器材料的不同，可(ke)以生成(cheng)從紫外(wai)線（10-400nm）到(dao)可(ke)見光(guang)(guang)（390-780nm）到(dao)紅外(wai)線（nm）波段內的不同激光(guang)(guang)。

　　激光誕生之后便廣泛應用在(zai)軍(jun)事、醫療(liao)、通訊、工業、航空(kong)等各個領域，被認為是繼(ji)核能、電腦、半導體之后人類最(zui)重要的發明(ming)之一。

而激光雷達的(de)想法，也是(shi)在激光發(fa)生器誕生后立馬就被考(kao)慮的(de)一(yi)種用途(tu)。

　　那么問題來了，什么是激光雷(lei)達呢？它有哪些應用呢？下面讓(rang)海達數云小(xiao)編為(wei)你一一揭曉？

　　激光雷達

　　激光雷達(da)是一種用于獲取精(jing)確(que)位置信(xin)息的(de)傳感器(qi)，猶如(ru)人類的(de)眼睛，可以確(que)定物體的(de)位置、大小等(deng)，由發(fa)射系(xi)統、接(jie)收系(xi)統及(ji)信(xin)息處理三部分(fen)組成。

　　其工作(zuo)(zuo)原理(li)是向目(mu)標(biao)發射(she)(she)探測(ce)信(xin)(xin)號（激光(guang)(guang)束）,然后將接(jie)收到的(de)(de)從目(mu)標(biao)反射(she)(she)回來的(de)(de)信(xin)(xin)號（目(mu)標(biao)回波）與(yu)發射(she)(she)信(xin)(xin)號進(jin)行(xing)比較,作(zuo)(zuo)適當處(chu)理(li)后,就可獲得目(mu)標(biao)的(de)(de)有關信(xin)(xin)息(xi),如(ru)目(mu)標(biao)距離、方位、高(gao)度(du)、速度(du)、姿態、甚至(zhi)形狀等參數(shu),從而對飛機(ji)、導(dao)彈等目(mu)標(biao)進(jin)行(xing)探測(ce)、跟蹤和識(shi)別。它由激光(guang)(guang)發射(she)(she)機(ji)、光(guang)(guang)學接(jie)收機(ji)、轉臺(tai)和信(xin)(xin)息(xi)處(chu)理(li)系統(tong)等組成(cheng)，激光(guang)(guang)器(qi)將電脈(mo)沖變成(cheng)光(guang)(guang)脈(mo)沖發射(she)(she)出去，光(guang)(guang)接(jie)收機(ji)再把從目(mu)標(biao)反射(she)(she)回來的(de)(de)光(guang)(guang)脈(mo)沖還(huan)原成(cheng)電脈(mo)沖，送到顯(xian)示器(qi)。

　　激光雷達應用領域

　　歷經40余年(nian)發展，激(ji)光(guang)雷達(da)技(ji)(ji)術已從最初的激(ji)光(guang)測(ce)距技(ji)(ji)術，逐(zhu)步發展了(le)(le)激(ji)光(guang)跟蹤、激(ji)光(guang)測(ce)速、激(ji)光(guang)掃(sao)描成像、激(ji)光(guang)多普勒成像等技(ji)(ji)術，因此出(chu)現了(le)(le)各種不同種類的激(ji)光(guang)雷達(da)，被廣泛(fan)應用(yong)于各個領域

　　一、機器人領域——幫助機器人實現自主定位導航

　　自(zi)主(zhu)(zhu)定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)導(dao)航(hang)(hang)(hang)是(shi)(shi)機器人實(shi)現自(zi)主(zhu)(zhu)行走(zou)的必備技(ji)術，不(bu)管什么(me)類型的機器人，只(zhi)要涉及到自(zi)主(zhu)(zhu)移動，就需要在(zai)其(qi)行走(zou)的環(huan)境(jing)中進行導(dao)航(hang)(hang)(hang)定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)，但傳(chuan)統的定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)導(dao)航(hang)(hang)(hang)方法(fa)由(you)于(yu)智能(neng)化水平較(jiao)低，沒有解決定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)導(dao)航(hang)(hang)(hang)的問題(ti)，直至激(ji)光雷達的出現，在(zai)很大程度上(shang)化解了這個難題(ti)，機器人采用的定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)導(dao)航(hang)(hang)(hang)技(ji)術是(shi)(shi)以激(ji)光雷達SLAM為基(ji)礎，增加視覺和慣性(xing)導(dao)航(hang)(hang)(hang)等多(duo)傳(chuan)感器融合(he)的方案幫助機器人實(shi)現自(zi)主(zhu)(zhu)建圖，路徑規劃、自(zi)主(zhu)(zhu)避障等任務，它是(shi)(shi)目前性(xing)能(neng)最(zui)(zui)穩定(ding)(ding)(ding)(ding)、可靠性(xing)最(zui)(zui)強的定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)導(dao)航(hang)(hang)(hang)方法(fa)，且(qie)使用壽命長(chang)，后期改造成本低。

　　掃地機器人是目(mu)前單(dan)線激光雷(lei)達應用(yong)最廣泛的領域，激光雷(lei)達配合slam算法，可(ke)以讓掃地機器人在房間里實現智能(neng)清(qing)(qing)(qing)掃，清(qing)(qing)(qing)掃的過程(cheng)中繪(hui)制地圖，實時傳輸(shu)到手機APP，就(jiu)算用(yong)戶(hu)不在家，也可(ke)以通(tong)過手機APP查看清(qing)(qing)(qing)掃情況，以及安排其他(ta)地方清(qing)(qing)(qing)掃。

　　二、無人車領域——自主感知道路環境及規劃路線

　　在無(wu)人(ren)車(che)領(ling)域，激(ji)(ji)(ji)光雷達(da)主(zhu)要(yao)以(yi)多線(xian)數(shu)為主(zhu)，作用(yong)與(yu)機(ji)器人(ren)領(ling)域相(xiang)當，主(zhu)要(yao)是幫助汽車(che)自(zi)主(zhu)感知道路(lu)(lu)環境(jing)，自(zi)動(dong)規劃(hua)行車(che)路(lu)(lu)線(xian)，并控制車(che)輛到(dao)達(da)預定的(de)目(mu)標(biao)。激(ji)(ji)(ji)光雷達(da)是怎么幫汽車(che)識別(bie)路(lu)(lu)口與(yu)方向呢？激(ji)(ji)(ji)光雷達(da)使用(yong)的(de)技術是飛行時(shi)間(jian)，就是根據激(ji)(ji)(ji)光遇(yu)到(dao)障礙物后的(de)折返時(shi)間(jian)，計(ji)算目(mu)標(biao)與(yu)自(zi)己的(de)相(xiang)對(dui)距(ju)離。激(ji)(ji)(ji)光光束可以(yi)準確測量視(shi)場(chang)中物體輪(lun)廓邊沿與(yu)設備間(jian)的(de)相(xiang)對(dui)距(ju)離，這些輪(lun)廓信息組成所(suo)謂的(de)點(dian)云并繪(hui)制出3D環境(jing)地圖，精度可達(da)到(dao)厘米級別(bie)，從(cong)而提高測量精度。

　　三、無人機領域——規避障礙物

　　目前(qian)，激光雷達(da)在(zai)(zai)低(di)空飛(fei)行直升機障(zhang)(zhang)礙(ai)物(wu)規避方面(mian)已進入實用(yong)階段(duan)，在(zai)(zai)其他軍事應用(yong)研究領(ling)域(yu)也日(ri)趨成(cheng)熟。直升機在(zai)(zai)進行低(di)空巡邏飛(fei)行時(shi)，極易與地面(mian)小山(shan)或建筑(zhu)物(wu)相撞。為此，研制能規避地面(mian)障(zhang)(zhang)礙(ai)物(wu)的直升機機載雷達(da)是人們夢寐(mei)以求的愿望(wang)。目前(qian)，這種雷達(da)已在(zai)(zai)美國(guo)、德國(guo)和法國(guo)獲得了(le)成(cheng)功(gong)。

　　美國研(yan)制(zhi)的(de)直(zhi)升(sheng)機(ji)(ji)超低空飛行障礙(ai)規避系(xi)統，使(shi)用固(gu)體激光二極管(guan)發射機(ji)(ji)和旋轉全(quan)息(xi)掃描器(qi)可(ke)檢測直(zhi)升(sheng)機(ji)(ji)前很(hen)寬的(de)空域，地(di)面障礙(ai)物信息(xi)實時(shi)顯示(shi)在(zai)機(ji)(ji)載平視顯示(shi)器(qi)或頭盔顯示(shi)器(qi)上(shang)，為安全(quan)飛行起了很(hen)大的(de)保障作用。

　　四、AR／VR領域——精準定位三維空間位置

　　VR／AR也是最(zui)近幾年火起來的，市場前景可觀(guan)。VR一體機、智能(neng)眼鏡等產品已經(jing)面市，AR眼鏡、AR頭顯的應用也是非常(chang)之廣(guang)。

　　在用(yong)到AR頭(tou)顯進行的(de)游(you)戲中(zhong)，運用(yong)的(de)空(kong)間感知定位(wei)(wei)(wei)技術(shu)(shu)里面(mian)會用(yong)到激光(guang)(guang)雷達和許多(duo)配套(tao)的(de)光(guang)(guang)學傳感器，通過SLAM技術(shu)(shu)（即時(shi)定位(wei)(wei)(wei)與地圖構建），精準(zhun)定位(wei)(wei)(wei)自(zi)己在三維空(kong)間中(zhong)的(de)位(wei)(wei)(wei)置，增強在游(you)戲中(zhong)的(de)真實(shi)體驗感。

　　五、海洋生物——海洋探索和漁業資源監測

　　激光(guang)雷達與海(hai)洋(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)相關的(de)應用主要(yao)體(ti)現在漁業資源調查和海(hai)洋(yang)生(sheng)(sheng)態(tai)環境監測(ce)兩方面。前(qian)者(zhe)常采用藍綠脈沖(chong)光(guang)作為激發(fa)光(guang)源，通(tong)(tong)過對激光(guang)回波信(xin)號的(de)識(shi)(shi)別提取以(yi)獲(huo)得魚(yu)群分(fen)(fen)(fen)布區域和密度(du)信(xin)息，結合偏(pian)振特(te)征分(fen)(fen)(fen)析可對魚(yu)群種類(lei)進行識(shi)(shi)別；后者(zhe)常采用海(hai)洋(yang)激光(guang)熒光(guang)雷達，通(tong)(tong)過對激光(guang)誘(you)導目標物(wu)(wu)發(fa)射的(de)熒光(guang)等光(guang)譜信(xin)號的(de)探測(ce)分(fen)(fen)(fen)析以(yi)獲(huo)得海(hai)洋(yang)浮(fu)游生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)及葉綠素等物(wu)(wu)質的(de)種類(lei)和濃度(du)分(fen)(fen)(fen)布信(xin)息。

　　近年(nian)來(lai)，環境問題廣受大家關(guan)注(zhu)，而(er)對海洋(yang)環境的保護(hu)已成(cheng)共識，海洋(yang)激光雷達作為一種先進的海洋(yang)探索與監測手段，已經(jing)成(cheng)為主流。

　　六、3D打印——扮演測量、監控等角色

　　在(zai)(zai)3D打(da)印里面也會有用到(dao)激光(guang)(guang)雷(lei)達的(de)(de)地方，如之前很(hen)火(huo)的(de)(de)Printoptical3D打(da)印技(ji)術(shu)本質上是一種(zhong)“從CAD設計到(dao)光(guang)(guang)學部件”的(de)(de)一站式(shi)技(ji)術(shu)，其打(da)印出(chu)來的(de)(de)光(guang)(guang)學部件不需要(yao)進行像(xiang)拋光(guang)(guang)、研磨和著色這(zhe)樣(yang)的(de)(de)后處理。這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)主要(yao)基于(yu)成熟的(de)(de)寬(kuan)幅工業噴墨打(da)印設備(bei)，通過紫外(wai)線固化(hua)的(de)(de)透(tou)明聚(ju)合(he)物(wu)液(ye)滴噴射出(chu)來，然后被集成在(zai)(zai)打(da)印頭(tou)上的(de)(de)強(qiang)紫外(wai)線燈固化(hua)，最(zui)終可以(yi)形成各(ge)(ge)種(zhong)各(ge)(ge)樣(yang)的(de)(de)幾何形狀，激光(guang)(guang)雷(lei)達在(zai)(zai)這(zhe)里面扮(ban)演者測量、監控等(deng)角色。

　　激光(guang)雷達除了(le)以上(shang)應(ying)用領域，未(wei)來仍有更多(duo)的(de)應(ying)用空(kong)間可拓展，針(zhen)對(dui)不(bu)同的(de)場景，對(dui)激光(guang)雷達的(de)要求(qiu)也不(bu)同，未(wei)來，在機器(qi)人領域激光(guang)雷達仍有上(shang)升空(kong)間，隨(sui)著(zhu)技術的(de)成熟，未(wei)來激光(guang)雷達市場可期。

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