激光雷達的工作原理與雷達非常相近,以激光作為信號源,由激光器發(fā)射出的脈沖激光,打到地面的樹木、道路、橋梁和建筑物上,引起散射,一部分光波會反射到激光雷達的接收機器上,根據(jù)激光測距原理計算,得到從激光雷達到目標點的距離,脈沖激光不斷地掃描目標物,可以得到目標物上全部目標點的數(shù)據(jù),用此數(shù)據(jù)進行成像處理后,可得到準確的三維立體圖像。
現(xiàn)代激光技術(shù)、探測技術(shù)和計算機技術(shù)確保激光雷達實現(xiàn)自動連續(xù)觀測,獲取大氣性質(zhì)實時變化。
通過探測激光與大氣中各種分子和大氣氣溶膠等介質(zhì)相互作用的輻射信號來反演大氣性質(zhì),其測量原理涉及激光輻射與大氣介質(zhì)間相互作所產(chǎn)生的各種物理過程。
按照不同原理區(qū)分,有差分吸收雷達、米散射雷達、拉曼雷達等等,激光雷達測量大氣參數(shù)包括:氣溶膠和云(能見度,不同波長散射和消光特性,偏振特性,整層光學厚度和大氣透過率等),溫度、密度(氣壓)、濕度(水汽含量),痕量氣體含量( SO2、 O3、CO2 、NOx、CH4), 風場等。
隨著激光雷達技術(shù)的不斷發(fā)展,它已經(jīng)廣泛應用于大氣、環(huán)境、氣象、空間、遙感等眾多領域。
激光雷達的優(yōu)點:
1、分辨率高
激光雷達可以獲得高的角度、距離和速度分辨率。
通常角分辨率不低于0.1mard也是說可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個目標(這是微波雷達無論如何也辦不到的),并可同時跟蹤多個目標;距離分辨率可達0.lm;速度分辨率能達到10m/s以內(nèi)。
距離和速度分辨率高,意味著可以利用距離——多譜勒成像技術(shù)來獲得目標的清晰圖像。
分辨率高,是激光雷達的顯著的優(yōu)點,其多數(shù)應用都是基于此。
2、隱蔽性好、抗有源干擾能力強
激光直線傳播、方向性好、光束非常窄,只有在其傳播路徑上才能接收到,因此敵方截獲非常困難,且激光雷達的發(fā)射系統(tǒng)(發(fā)射望遠鏡)口徑很小,可接收區(qū)域窄,有意發(fā)射的激光干擾信號進入接收機的概率低;另外,與微波雷達易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同,自然界中能對激光雷達起干擾作用的信號源不多,因此激光雷達抗有源干擾的能力很強,適于工作在日益復雜和激烈的信息戰(zhàn)環(huán)境中。
3、低空探測性能好
微波雷達由于存在各種地物回波的影響,低空存在有一定區(qū)域的盲區(qū)(無法探測的區(qū)域)。
而對于激光雷達來說,只有被照射的目標才會產(chǎn)生反射,完全不存在地物回波的影響,因此可以“零高度”工作,低空探測性能較微波雷達強了許多。
4、體積小、質(zhì)量輕
通常普通微波雷達的體積龐大,整套系統(tǒng)質(zhì)量數(shù)以噸記,光天線口徑達幾米甚至幾十米。
而激光雷達要輕便、靈巧得多,發(fā)射望遠鏡的口徑一般只有厘米級,整套系統(tǒng)的質(zhì)量小的只有幾十公斤,架設、拆收都很簡便。
而且激光雷達的結(jié)構(gòu)相對簡單,維修方便,操縱容易,價格也較低。
汽車使用的雷達主要有三種:
1、超聲波雷達:這是一種很常見的傳感器,主要用于短距離障礙物探測,比如倒車雷達,平時倒車時發(fā)出的滴滴聲,是超聲波雷達給出的反饋。
它的優(yōu)點是成本低,測距方法簡單,適合短距離測量。
2、毫米波雷達:工作原理和超聲波雷達類似,但它更進了一步,多用于測距離、速度和方位。
優(yōu)點是分辨率高,反應速度敏捷,不受天氣影響,能夠穿透霧、煙、灰塵等,測量距離更遠,一般在150-250米之間。
3、激光雷達:優(yōu)點是探測范圍廣,獲取距離和位置的精度更高,能生成三維的位置信息,快速確定目標的位置、大小、外貌和材質(zhì),在遠、小障礙物、近距離加塞等場景有優(yōu)勢。
激光雷達有哪些優(yōu)勢:
1、激光雷達可以準確估計障礙物的位置。
到目前為止,我們還沒有更準確的方法來做到這一點。
2、如果我們看到車輛前面的激光雷達生成的點云,即使障礙物檢測系統(tǒng)沒有檢測到任何東西,我們也可以停下來。
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