激光雷達(dá)的用途

雷達(dá)是一種探測系統(tǒng)，它使用無線電波來確定目標(biāo)的距離、角度或速度，它可以用來探測飛機(jī)、船舶、航天飛行器、制導(dǎo)導(dǎo)彈、或者機(jī)動(dòng)車輛，甚至能夠預(yù)測天氣的形成和探測地形。

雷達(dá)系統(tǒng)包括一個(gè)在無線電或微波領(lǐng)域產(chǎn)生電磁波的發(fā)射機(jī)，一個(gè)發(fā)射天線，一個(gè)接收天線(通常同一天線用于發(fā)射和接收)，以及一個(gè)接收機(jī)和一個(gè)處理器，以確定物體的屬性。來自發(fā)射機(jī)的無線電波(脈沖或連續(xù)的)被物體反射，然后返回至接收機(jī)，給出物體的位置和速度信息。

雷達(dá)的現(xiàn)代用途非常多樣，包括：

1. 空中和地面交通管制及雷達(dá)天文學(xué)

2. 反導(dǎo)彈系統(tǒng)

3. 船用雷達(dá)定位航標(biāo)和其他船舶、飛機(jī)的防撞系統(tǒng)

4. 海洋監(jiān)測系統(tǒng)

5. 外層空間監(jiān)視和融合系統(tǒng)

6. 氣象降水監(jiān)測

7. 測高和飛行控制系統(tǒng)以及導(dǎo)彈目標(biāo)定位系統(tǒng)

8. 用于地質(zhì)觀測的探地雷達(dá)

高科技雷達(dá)系統(tǒng)與數(shù)字信號處理(DSP)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)集成到人工智能(AI)中，結(jié)合深度學(xué)習(xí)(DL)，能夠從非常高的噪聲水平中提取有用的信息。雷達(dá)是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要使用的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，此外還有聲納和其他傳感器。其他類似于雷達(dá)的系統(tǒng)利用了電磁波譜的其他部分。

激光雷達(dá)

一個(gè)例子是光探測和測距(激光雷達(dá))，它主要使用來自激光的紅外光而不是無線電波，有一些文章或書籍稱激光雷達(dá)為LADAR，它們都意味著相同的技術(shù)。隨著無人駕駛汽車的出現(xiàn)，雷達(dá)有望協(xié)助自動(dòng)化平臺監(jiān)控其環(huán)境，從而防止不必要的事故發(fā)生。

激光雷達(dá)的探測機(jī)制是基于測量方法，即用激光照射目標(biāo)，用傳感器測量反射光來測量到目標(biāo)的距離。激光返回時(shí)間和波長的差異可以用來形成目標(biāo)的數(shù)字3D表示。激光雷達(dá)這個(gè)名字，現(xiàn)在被用作光探測和測距(有時(shí)是光成像、探測和測距)的首字母縮寫，最初是光和雷達(dá)的合成詞或組合。

激光雷達(dá)有時(shí)被稱為3D激光掃描，是3D掃描和激光掃描的特殊組合。它有地面、空中和移動(dòng)方面的應(yīng)用。在星火光學(xué)范圍內(nèi)用于激光雷達(dá)和激光制導(dǎo)星實(shí)驗(yàn)的光輻射頻率加源(FASOR)被調(diào)諧到鈉D2a線，用于激發(fā)上層大氣中的鈉原子。

激光雷達(dá)通常使用紫外線(UV)、可見光或近紅外(IR)光來成像物體。它可以瞄準(zhǔn)許多各種不同的材料，包括非金屬物體，巖石，雨，化合物，氣溶膠，云，甚至單分子。狹窄的激光束可以以非常高的分辨率映射物理特征；例如，一架飛機(jī)可以繪制30攝氏度(12英寸)分辨率或更高分辨率的地形地圖。

在機(jī)載激光雷達(dá)的例子中，它只不過是機(jī)載激光掃描，一種激光，在飛行過程中連接到飛機(jī)上，創(chuàng)建3D點(diǎn)云模型的景觀。這是目前創(chuàng)建數(shù)字高程模型最詳細(xì)和準(zhǔn)確的方法，可以取代攝影測量。與攝影測量相比，一個(gè)主要的優(yōu)勢是能夠從點(diǎn)云模型中過濾掉植被的反射，從而創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字地形模型，該模型代表被樹木隱藏的地面，如河流、路徑、文化遺址等。

在機(jī)載激光雷達(dá)的類別中，有時(shí)在高空和低空應(yīng)用之間存在區(qū)別，但主要的區(qū)別是在較高海拔獲得的數(shù)據(jù)的精度和點(diǎn)密度都有所降低。我們觀察的是機(jī)載激光雷達(dá)進(jìn)行掃描產(chǎn)生測點(diǎn)平行線的原理圖，雖然也有其他的掃描模式方法，但這是最常見的一種。

與大多數(shù)其他技術(shù)相比，使用激光雷達(dá)收集高程數(shù)據(jù)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。其中主要的是具有更高的分辨率，厘米精度，和能對森林地形進(jìn)行地面檢測。

激光雷達(dá)已經(jīng)成為在景觀、淺水區(qū)和項(xiàng)目地點(diǎn)收集非常密集和準(zhǔn)確的高程數(shù)據(jù)的一種既定方法。這種主動(dòng)遙感技術(shù)類似于雷達(dá)，但使用的是激光脈沖而不是無線電波。激光雷達(dá)通常是在“飛行狀態(tài)下”或從飛機(jī)上收集的，這樣它可以快速收集大面積的數(shù)據(jù)點(diǎn)。機(jī)載激光雷達(dá)也可以用于創(chuàng)建淺水區(qū)的水深模型。

審核編輯：湯梓紅