lidar激光雷达有什么用(LIDAR雷达激光扫描)

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激光雷达的学名是LiDAR，是“光探测与测距”的缩写。

激光雷达是一种集成了激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)的系统，用于获取点云数据并生成精确的数字三维模型。

这三种技术的结合，可以在绝对测量点一致的情况下，获得周围的三维真实场景。

这项技术类似于众所周知的雷达。雷达发射系统发出一个信号，该信号被目标反射并被接收系统收集。通过测量反射光的运行时间来确定目标的距离。

激光雷达使用脉冲激光以类似于雷达的方式测量距离。

激光雷达发射激光束，通过测量光线击中物体或表面然后反射回来所需的时间，计算激光雷达到目标点的距离，并形成数据点。这个过程可能会获得数百万个数据点，科学家称之为“点云”。

通过处理这些数据，可以在几秒钟内呈现出精确的三维视觉图像。

由于光速是已知的，所以可以根据发射激光束的发送时间和反向散射光的接收时间之间的时间差来计算激光与被测物体之间的距离。

激光雷达技术发展了很多年，在很多领域都有应用！

1968年，美国锡拉丘兹大学的希克曼和霍格建造了世界上第一个激光海水深度测量系统。

激光雷达工作原理(来源网络)

该系统通过机载激光雷达不同回波之间的时间差实现海洋深度测量，首次验证了激光测深技术的可行性。

在20世纪70年代末，美国国家航空航天局(NASA)成功开发了一种具有扫描和高速数据记录能力的机载海洋激光雷达。

在大西洋和切萨皮克湾测量了水深，绘制了水深小于10 m的海底地形图。

此后，机载激光雷达系统的巨大应用潜力受到关注，并迅速应用于陆地地形的调查和研究。

90年代后期，随着全球定位系统和惯性导航系统的发展，使得激光扫描时的精确即时定位和位姿成为可能。

1990年，德国斯图加特大学的阿克曼教授领导开发了世界上第一个激光轮廓测量系统。该系统成功地将激光扫描技术与实时定位和姿态确定系统相结合，形成了机载激光扫描仪。

机载激光雷达系统示意图(来源网络)

1993年，首个商用机载激光雷达系统TopScan ALTM 1020出现在德国。1995年，机载激光雷达设备商业化。

自此，机载激光雷达技术成为森林资源调查的重要补充手段。

广泛应用于快速获取大尺度的森林结构信息，如树木定位、树高计算、树冠蓄积量估算等。，还提供了垂直结构分层、碳储量、凋落物和可燃物数量等参数估计信息。用于森林生态研究和森林管理。

随着激光雷达技术的进步和发展，20世纪90年代星载激光雷达的研究和应用逐渐成熟。

星载激光雷达示意图

2003年，根据更早的利用星载激光雷达测量极地冰面变化的计划，NASA正式将地学激光高度计纳入对地观测系统，搭载在冰体、云量和陆地高度监测卫星上发射升空空。

激光雷达技术发展至今，已经应用于各个领域。主要应用包括:立体测绘、采矿、林业、考古学、地质学、地震学、地形测量和走廊测绘等。

近年来，各大科技公司都在研究无人驾驶汽车，这种汽车使用了激光雷达技术。

来源:探索维度

激光雷达已经成为支持向自动驾驶过渡的热门技术之一。

在去年12月10日成功路测的百度无人驾驶汽车车身上，除了毫米波雷达、视频等传感器外，其车顶还安装了一个大型激光雷达。

车载激光雷达示例(来源:电子爱好者)

激光雷达可以让无人驾驶汽车拥有360°全方位无死角的视野，保障行车安全。

从上面的信息我们可以知道，LiDAR激光雷达更多的是用在军事、工业等领域，民用消费较少，更不用说像苹果这样用在手机上了。

这项技术未能普及的主要原因是:

(1)工作中受天气和大气影响较大。

一般晴天激光衰减小，传播距离长。但在暴雨、浓烟、浓雾等恶劣天气下，衰减急剧增加，传输距离受到很大影响。

(2)搜索目标困难。

激光雷达的波束极窄，在空范围内搜索目标非常困难，直接影响对非合作目标的拦截概率和探测效率，只能在小范围内搜索捕获目标。因此，激光雷达很少直接应用于战场进行目标探测和搜索。

(3)成本高，体积大

以正在测试的无人驾驶汽车为例。百度无人驾驶车上的激光雷达价格高达70万人民币。谷歌在无人驾驶汽车的测试中也使用了同样的高端配置激光雷达。

无人驾驶汽车需要装载大量传感器等设备，激光雷达传感器就在车顶。

2020年，苹果首次将激光雷达应用于手机，那么装载激光雷达的iPhone能实现哪些新功能？

首先，iPhone可以在人像对焦中使用激光雷达，也可以模仿专业相机的景深效果。

同时，激光雷达可以在拍摄中优化对焦部分，为对焦提供更高的精度，甚至在完全黑暗的情况下。

此外，激光雷达带来的更高精度的3D建模能力在增强ar应用中发挥着关键作用。

这些功能的实现需要强大的计算处理器的性能。

或许在未来，我们的智能手机也会搭载这种技术，不仅可以让手机拍照和视频变得更好，还可以增加更多AR领域的游戏。

激光雷达成像(来源:华强北电子网)

近年来，激光雷达的应用场景越来越多，吸引了许多研究人员投入其中。

2016年，威力登激光雷达获得百度和福特1.5亿美元联合投资；Veldyne年出货量超过3000台，到2019年累计销量超过3万台，销售额达到5亿美元；据中信证券估计，2024年全球激光雷达市场规模有望达到60亿美元。

目前激光雷达技术还是有很大进步的空。激光雷达技术现在遇到的问题一定会找到很好的解决方案，这项技术也会像智能手机等设备一样慢慢融入我们的生活！

初审:张艳玲

点评:宋

终审判决:金俊。

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