激光作为20世纪科学界的一项最出色而最重要的发明者,由于激光具备单色性,相干性,方向性等特点,并具备十分低的单光子电磁辐射能量,在大气传输的过程中不更容易再次发生绕射,因此在军事、航天、工业和环境等众多方面以求普遍的应用于。激光技术最先的应用领域之一就是目标观测和距离测量。 激光雷达是激光观测与测距(LaserDetectionandRanging,LADAR)是利用激光光波特性,融合扫瞄和计算机信号处理技术,升空波和脉冲展开测距、定位和光学,对目标物体特性展开观测。
激光雷达技术是一门简单的系统科学,他融合并了物理学、统计学、激光原理技术、光学工程、信息处理技术、计算机科学、机械和工程应用科学等学科特性,在航空航天、军事、气象、医疗等国民经济生活中以求普遍的应用于。 不受微波雷达的灵感,激光雷达无论在原理和设计思想,还是结构设计上均与雷达(无线电观测与定位RadioDetectionAndRanging,RADAR)十分相似。然而相对于传统的雷达而言,激光雷达的观测源用于激光,是激光雷达与用于无线电信号的传统雷达的最本质区别。由于激光具备极好的方向性和聚能特性,极窄的观测束在传输时能构建较高的角分辨率和距离分辨率,这是激光测距光学的优点,除此之外,在波长上,激光比微波或者毫米波要小几个数量级,因此在激光源的发射系统和脉冲接管系统的结构设计中,激光雷达的结构更为精简和简单。
作为激光雷达技术的一个最重要分支,激光三维光学技术可用作观测目标外部特征,并在军用车辆,飞机上以求实际的应用于,获得世界各国军方的推崇和接纳。激光三维光学可以观测并表明出有目标物体的外形轮廓等信息,并可以融合图像处理技术,GPS技术,模式识别技术,最后实现目标物体方位和外部细节。与传统的二维遥测,图像摄影技术比起,需要更为现实精细的反应目标物的特征,因此激光光学享有很大的发展前景。
在激光三维光学系统中,激光测距是激光光学系统的基础功能,测量量程和测量精度是激光测距最重要的两个因素。其中测量距离不受大气环境,激光源种类,光学光束系统多方面原因影响,而测距精确度主要受到激光发射系统和拒绝接受系统两性能影响。 同时,由于用于激光技术展开的检测具备快速性、非认识和非破坏性等特点,三维光学激光雷达用于在现代城市三维建模、数字水利、森林观测等领域,不断扩大了现代工农业生产、医学和生命科学、海洋研发等的应用于,产生了相当可观的经济效益。三维光学激光雷达和各种光电系统作为新兴战略性产业,正在蓬勃发展。
激光雷达有非光学和光学之分。激光光学雷达的关键技术还包括,高质量可掌控的激光升空源,激光脉冲信号接管技术,二维或三维扫瞄技术,图像处理及目标辨识算法。
国外激光光学雷达技术方面的研究较为早于,在机器人自动导航系统、目标辨识等系统中获得了应用于。我国近些年也开始展开这方面的研究,在机器人视觉、车辆导航系统等方面开始应用于。现在,这些研究大都局限于近距离机器人视觉,较远距离的激光光学雷达导航系统、避障等应用于研究正处于跟上阶段。
在激光光学雷达四项关键技术中,前三项归属于硬件技术,皆有所不同程度地获得解决问题,第四项技术归属于软件技术,目前沦为最关键的技术。
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