激光雷達(dá)的歷史

作者: 嶺緯科技發(fā)表時(shí)間:2021-07-14 09:26:35

激光雷達(dá)自從60年代被發(fā)明以來就得到了大規(guī)模的發(fā)展。激光器成為了真正的武器,使得激光雷達(dá)價(jià)格低廉,可靠性高,使其比其它傳感器技術(shù)更具競(jìng)爭(zhēng)力。先在可見光區(qū)域使用激光雷達(dá)(紅寶石激光器),然后才是外區(qū)近紅外區(qū)(Nd: YAG雷射光器),最后才是紅外區(qū)域(CO2激光器)。當(dāng)前,許多激光雷達(dá)工作在對(duì)人眼無傷害的近紅外區(qū)域。1.5微米)。OCT、數(shù)字全息等新技術(shù)在激光雷達(dá)原理的基礎(chǔ)上得到了越來越多的關(guān)注。

它用于測(cè)繪,主要是對(duì)地、地、地物體的測(cè)距、定位和繪圖;它在環(huán)境應(yīng)用中有重要應(yīng)用,如風(fēng)力探測(cè)和合成孔徑激光雷達(dá)的研制;門控成像技術(shù)主要應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、安全等領(lǐng)域;激光微雷達(dá)在血管研究和眼科視力矯正方面的應(yīng)用。在理論與仿真方面,鬼激光雷達(dá)已經(jīng)應(yīng)用到了新技術(shù)上。作為一項(xiàng)重要技術(shù),激光雷達(dá)應(yīng)用于自動(dòng)駕駛汽車和無人飛行器上,也被警察用于測(cè)量速度,還用于諸如微軟 Kinect體感游戲等游戲。

圖9.早期激光測(cè)距儀開發(fā)的例子.(a)愛立信 LRF第一臺(tái)測(cè)試設(shè)備(1965年);(b)瑞典海軍使用 LRF (1968年);(c)手持LP-7級(jí)手持式LP-7;(d) LRF KTD 2-2 (極地, USSR);(e) LRFBD-1 (801研究所, USSR);(f)FrantiCO2 TEA LRF.

綜觀激光雷達(dá)在歐洲、美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本和中國(guó)的發(fā)展歷程,激光雷達(dá)經(jīng)歷了從最早的激光測(cè)距到現(xiàn)在,使它在軍事領(lǐng)域的測(cè)距和武器制導(dǎo)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用,特別是激光定位(雙基地雷達(dá))。在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于二維門控監(jiān)控的激光成像系統(tǒng),以及設(shè)備上的三維成像技術(shù)。它的發(fā)展主要包括:較大范圍、跨距分辨率、單光子敏感陣列和具有多種功能的多頻或?qū)捁庾V發(fā)射激光,更好的穿透能力,穿越植物,穿越密集介質(zhì),目標(biāo)識(shí)別等應(yīng)用。

從民用及軍民兩用領(lǐng)域看,大氣和海洋遙感環(huán)境激光雷達(dá)已經(jīng)技術(shù)成熟,而在多個(gè)國(guó)家的三維測(cè)繪激光雷達(dá)也已投入使用。由于激光變得更加有效,而且更小、更便宜,這就為汽車和無人機(jī)提供了潛在的應(yīng)用,在自動(dòng)駕駛汽車上可能成為激光雷達(dá)中最廣泛的商業(yè)應(yīng)用,從而大大降低了其尺寸、重量以及成本。

在醫(yī)學(xué)上,激光雷達(dá)技術(shù)有許多應(yīng)用,其中光學(xué)低相干斷層掃描就是一例,源于激光反射儀廣泛應(yīng)用于眼結(jié)構(gòu)的三維重建,實(shí)現(xiàn)血管的三維內(nèi)窺鏡研究,擴(kuò)展到多普勒三維速度計(jì),另一個(gè)重要例子是人眼屈光度折射成像研究。

研究激光雷達(dá)系統(tǒng)時(shí),隨之而來的是多孔直徑、合成孔徑、雙向操作、多波長(zhǎng)或?qū)挵l(fā)射激光、光子計(jì)數(shù)和先進(jìn)量子技術(shù)、復(fù)合被動(dòng)和主動(dòng)系統(tǒng)、組合微波和激光雷達(dá)等。與此同時(shí),也期待著用激光相干雷達(dá)使人們更多地獲取全場(chǎng)數(shù)據(jù)。就部件而言,有效的多功能激光源、緊湊的固態(tài)激光掃描器、非機(jī)械光束控制與整形、靈敏的焦平面陣列、高效的硬件及激光雷達(dá)信息處理算法和高數(shù)據(jù)速率的算法等,直接以及相干探測(cè)。

圖10. FSU激光雷達(dá)電光系統(tǒng)。(a)海軍激光雷達(dá)系統(tǒng)(基輔)的兩個(gè)甲板裝置之一,(b)配備激光雷達(dá)監(jiān)視和滅火控制系統(tǒng)(基輔)的多通道 CM,(c)精密測(cè)距和角度測(cè)量系統(tǒng)(阿爾泰光學(xué)激光中心)。

經(jīng)過50年的對(duì)比,各國(guó)近50年的發(fā)展成果,證明激光雷達(dá)技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用仍然具有廣闊的應(yīng)用前景