LiDAR可通過三種不同的方式確定距離

　　LiDAR傳感器基于使用一個或多個激光束來進行距離測量。它們是有源傳感器，以設定波長發射脈沖并接收返回信號。從激光脈沖的發射和接收確定距離測量的主要技術有以下三種：三角測量、飛行時間和相位。

　　三角測量系統

　　它們由激光發射器和以恒定角度固定在它們之間的相機組成（圖1）。相機和激光發射器之間的距離和方向是已知的。激光在目標物體上發射一個圖案，該圖案在相機圖像上可視化。根據到表面的距離，該點出現在相機視野中的不同位置。通過三角學，然后可以確定激光源和目標物體之間的距離。該技術主要用于短距離運行的便攜式（手持）LiDAR系統。

　　對于此類系統，測量誤差與到被測物體的距離直接相關。因此，它主要用于有限的應用范圍，通常小于10 m。需要注意的是，這種技術可以達到十微米范圍內的精度。

　　圖1–激光三角測量設置使用相機和激光位置的固定角度偏移，可以推導出檢測表面和相機傳感器之間的線性距離。

　　飛行時間測量系統

　　飛行時間(ToF)測量對應于激光脈沖從發射到檢測到目標反射部分的傳播時間。知道介質的折射率并使用光速，就可以推導出光的傳播距離（圖2）。

　　限制ToF激光系統性能的是采集速度。這些系統需要先接收返回信號，然后再發射另一個激光脈沖。但是根據需要，可以增加激光發射的速度（點數），但要以距離為代價。它們用于遠距離計算，例如太空、空中或汽車LiDAR。

　　圖2–飛行時間激光測量原理

　　相移測量系統

　　與ToF系統相比，相移測量系統又稱相位式測量系統，需要使用連續激光器。通過對其進行調制（以頻率幅度），就可以測量2個光束之間的相位差。光束在LiDAR系統的出口處分開。一個直接前往探測器，第二個前往目標并返回。

　　這些測量系統通常比飛行時間測量系統具有更高的數據采集速度、更好的分辨率、更低的噪聲和更高的精度。這些系統的限制取決于所使用的調制類型（非周期性或周期性）。該技術可用于中距離系統，例如地面和室內LiDAR掃描儀。

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