LiDAR可通過三種不同的方式確定距離

　　LiDAR傳感器基(ji)于使(shi)用(yong)一個或多(duo)個激(ji)光(guang)束來(lai)進行距(ju)離(li)測量(liang)。它們(men)是有源傳感器，以設(she)定波長發(fa)(fa)射脈沖并接收返回信號。從(cong)激(ji)光(guang)脈沖的(de)發(fa)(fa)射和(he)接收確(que)定距(ju)離(li)測量(liang)的(de)主(zhu)要技術有以下三種：三角測量(liang)、飛行時(shi)間和(he)相(xiang)位。

　　三角測量系統

　　它們(men)由激(ji)光發射(she)器和以恒定角(jiao)度固定在(zai)(zai)它們(men)之(zhi)間(jian)的(de)相機(ji)組(zu)成（圖1）。相機(ji)和激(ji)光發射(she)器之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)和方向是已知的(de)。激(ji)光在(zai)(zai)目標物體(ti)上發射(she)一(yi)個圖案，該圖案在(zai)(zai)相機(ji)圖像(xiang)上可視化。根據到表面的(de)距(ju)離(li)，該點出現在(zai)(zai)相機(ji)視野中的(de)不同位置。通過三角(jiao)學，然(ran)后可以確定激(ji)光源和目標物體(ti)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)。該技術主要用(yong)于(yu)短(duan)距(ju)離(li)運行的(de)便攜式(shi)（手持）LiDAR系統(tong)。

　　對于(yu)(yu)此類系統，測量誤差與到(dao)被測物體的(de)距離直接相關(guan)。因此，它主要(yao)用(yong)于(yu)(yu)有(you)限的(de)應用(yong)范(fan)圍，通(tong)常小于(yu)(yu)10 m。需(xu)要(yao)注意的(de)是，這種技(ji)術可以達到(dao)十微米范(fan)圍內(nei)的(de)精度(du)。

　　圖1–激(ji)(ji)光三角測量設置使用相機和激(ji)(ji)光位置的固定角度偏(pian)移，可以推導出檢(jian)測表面和相機傳感(gan)器之間的線性距離(li)。

　　飛行時間測量系統

　　飛行時(shi)(shi)間(ToF)測量(liang)對應于激光(guang)脈沖從發射到檢測到目標反射部分的(de)傳播時(shi)(shi)間。知道介質的(de)折射率并使用光(guang)速，就可以推導出光(guang)的(de)傳播距離（圖2）。

　　限制ToF激(ji)(ji)光系統性能的是采(cai)集(ji)速度。這些系統需(xu)要先接收返回信(xin)號，然后(hou)再發射另一個激(ji)(ji)光脈(mo)沖(chong)。但是根(gen)據(ju)需(xu)要，可以增加激(ji)(ji)光發射的速度（點數(shu)），但要以距離為(wei)代價(jia)。它(ta)們用于(yu)遠距離計算，例如太(tai)空、空中或汽車LiDAR。

　　圖2–飛行(xing)時間激(ji)光測量原理

　　相移測量系統

　　與ToF系統相(xiang)(xiang)比，相(xiang)(xiang)移測(ce)量系統又稱(cheng)相(xiang)(xiang)位(wei)式(shi)測(ce)量系統，需(xu)要使用連續激光器(qi)。通過對其進行(xing)調制（以頻率幅度），就可(ke)以測(ce)量2個(ge)光束(shu)之間的相(xiang)(xiang)位(wei)差(cha)。光束(shu)在LiDAR系統的出(chu)口(kou)處分(fen)開。一(yi)個(ge)直接前(qian)往探測(ce)器(qi)，第二個(ge)前(qian)往目標并返回。

　　這些測(ce)量(liang)系統通常比飛行時(shi)間測(ce)量(liang)系統具有更高(gao)的(de)(de)數據采(cai)集速度(du)、更好的(de)(de)分辨率、更低的(de)(de)噪聲和更高(gao)的(de)(de)精度(du)。這些系統的(de)(de)限制取決于(yu)所使(shi)用的(de)(de)調制類型（非周(zhou)期性或周(zhou)期性）。該技術可用于(yu)中距(ju)離系統，例(li)如地面和室內(nei)LiDAR掃(sao)描儀。

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