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激光雷达系统ppt课件
激光雷达系统
组成
机载激光雷达
测量平台
姿态测量与导航系统
激光系统
数据处理
数码相机
同步控制
惯性导航
差分GPS
激光系统
工作流程
• • 机载激光雷达测量系统的的数据采集和处理过程 （一）航飞采集激光扫描数据及数码影像 1．在航飞前要制订飞行计划。航飞计划应包括航带划分，确定飞行高度、 速度、激光脉冲频率、航带宽度、激光反射镜转动速度、数码相机方位元素 及定位、相机拍摄时间间隔等，并将各航带的首尾坐标及其他导航坐标输入 导航计算机内，在飞行导航控制软件的辅助下进行飞行作业。 2．安置GPS接收机。为保证飞机飞行各时刻的三维坐标数据的精度，需 要在地面沿航线布设一定数量的GPS基准站，同时将GPS流动站安置在飞机 上。 3．激光扫描测量。预先设置好扫描镜的摆动方向和摆动角度，当飞机飞行 时，红外激光发生器向扫描镜上不停地发射激光，通过飞机的运动和扫描镜 的运动反射，使激光束打到地面并覆盖测区，当激光束到达地面或遇到其它 障碍物时被反射回来，被一光电接收感应器接收并将其转换成电信号。根据 激光发射至接收的时间间隔即可精确测出传感器至地面的距离。 4．惯性测量。当飞机飞行时，惯性测量装置同时也将飞机的飞行姿态测出 来，并和激光的有关数据、扫描镜的扫描角度一起记录在磁带上。 5．数码相机拍摄。利用数码相机进行拍摄时，需要对其拍摄时间间隔和拍 摄位置进行控制。通常是用GPS系统进行时间和位置控制。 6．数据传输。航飞数据采集结束后，将所有的激光扫描测量数据、数码影 像数据、GPS数据及惯性测量数据都传输到计算机中，为后续数据处理作准 备。
网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空 间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行 数据内插而形成的。DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息， 也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作 DOM的TM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自
组成
机载激光雷达
测量平台
姿态测量与导航系统
激光系统
数据处理
数码相机
同步控制
惯性导航
差分GPS
激光系统
工作流程
• • 机载激光雷达测量系统的的数据采集和处理过程 （一）航飞采集激光扫描数据及数码影像 1．在航飞前要制订飞行计划。航飞计划应包括航带划分，确定飞行高度、 速度、激光脉冲频率、航带宽度、激光反射镜转动速度、数码相机方位元素 及定位、相机拍摄时间间隔等，并将各航带的首尾坐标及其他导航坐标输入 导航计算机内，在飞行导航控制软件的辅助下进行飞行作业。 2．安置GPS接收机。为保证飞机飞行各时刻的三维坐标数据的精度，需 要在地面沿航线布设一定数量的GPS基准站，同时将GPS流动站安置在飞机 上。 3．激光扫描测量。预先设置好扫描镜的摆动方向和摆动角度，当飞机飞行 时，红外激光发生器向扫描镜上不停地发射激光，通过飞机的运动和扫描镜 的运动反射，使激光束打到地面并覆盖测区，当激光束到达地面或遇到其它 障碍物时被反射回来，被一光电接收感应器接收并将其转换成电信号。根据 激光发射至接收的时间间隔即可精确测出传感器至地面的距离。 4．惯性测量。当飞机飞行时，惯性测量装置同时也将飞机的飞行姿态测出 来，并和激光的有关数据、扫描镜的扫描角度一起记录在磁带上。 5．数码相机拍摄。利用数码相机进行拍摄时，需要对其拍摄时间间隔和拍 摄位置进行控制。通常是用GPS系统进行时间和位置控制。 6．数据传输。航飞数据采集结束后，将所有的激光扫描测量数据、数码影 像数据、GPS数据及惯性测量数据都传输到计算机中，为后续数据处理作准 备。
网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空 间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行 数据内插而形成的。DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息， 也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作 DOM的TM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自
ppt-第5章激光雷达
第5章 激光雷达
➢ 5.1 激光雷达的定义 ➢ 5.2 激光雷达的组成 ➢ 5.3 激光雷达的特点 ➢ 5.4 激光雷达的原理 ➢ 5.5 激光雷达的类型 ➢ 5.6 激光雷达的技术参数 ➢ 5.7 激光雷达的标定 ➢ 5.8 激光雷达的产品及应用
第1页
第5章 激光雷达
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第5章 激光雷达
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第 14 页
5.5 激光雷达的类型
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5.5 激光雷达的类型
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5.5 激光雷达的类型
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5.6 激光雷达的技术参数
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5.6 激光雷达的技术参数
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5.7 激光雷达的标定
第 20 页
5.7 激光雷达的标定
第 21 页
5.7 激光雷达的标定
第 22 页
第4页
5.1 激光雷达的定义
第5页
5.1 激光雷达的定义
第6页
5.2 激光雷达的组成
第7页
第8页
5.3 激光雷达的特点
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5.4 激光雷达的原理
第 10 页
5.4 激光雷达的原理
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5.4 激光雷达的原理第 12页5.4 激光雷达的原理
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5.4 激光雷达的原理
5.7 激光雷达的标定
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5.7 激光雷达的标定
第 24 页
5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
第 26 页
5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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➢ 5.1 激光雷达的定义 ➢ 5.2 激光雷达的组成 ➢ 5.3 激光雷达的特点 ➢ 5.4 激光雷达的原理 ➢ 5.5 激光雷达的类型 ➢ 5.6 激光雷达的技术参数 ➢ 5.7 激光雷达的标定 ➢ 5.8 激光雷达的产品及应用
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第5章 激光雷达
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第5章 激光雷达
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5.5 激光雷达的类型
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5.5 激光雷达的类型
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5.5 激光雷达的类型
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5.6 激光雷达的技术参数
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5.6 激光雷达的技术参数
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5.7 激光雷达的标定
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5.7 激光雷达的标定
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5.7 激光雷达的标定
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5.1 激光雷达的定义
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5.1 激光雷达的定义
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5.2 激光雷达的组成
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5.3 激光雷达的特点
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5.4 激光雷达的原理
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5.4 激光雷达的原理
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5.4 激光雷达的原理第 12页5.4 激光雷达的原理
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5.4 激光雷达的原理
5.7 激光雷达的标定
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5.7 激光雷达的标定
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5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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《激光雷达简介》课件
激光雷达的测量范围通常在 几十米到几百米之间
测量范围越大，激光雷达的 探测距离就越远
测量范围越小，激光雷达的 探测精度就越高
激光雷达的分辨率是指其能够分辨的最小距离或角度 分辨率越高，激光雷达的精度和探测距离就越高 分辨率受激光雷达的硬件和软件设计影响 分辨率是衡量激光雷达性能的重要指标之一
扫描速率是指激光雷达在一定时间内能够扫描的频率 扫描速率越高，激光雷达的探测范围越广 扫描速率与激光雷达的硬件性能和算法有关 扫描速率是衡量激光雷达性能的重要指标之一
发射激光：激光雷 达发射激光束，形 成光束
接收反射：激光遇 到物体后反射，被 激光雷达接收
计算距离：通过计 算发射和接收的时 间差，计算出物体 与激光雷达的距离
生成图像：通过多次 发射和接收，激光雷 达可以生成三维图像 ，用于定位和导航
自动驾驶汽车：用于感知周围环境，实现自动驾驶 智能机器人：用于导航和避障，提高机器人自主性 测绘和地理信息：用于地形测绘、城市规划等 工业自动化：用于生产线上的物体检测和定位 安防监控：用于监控区域，实现智能安防 航空航天：用于卫星导航、空间探测等
激光雷达性能指标
测量距离：激光雷达可以精确测量物体的距离，误差范围在厘米级 测量角度：激光雷达可以精确测量物体的角度，误差范围在度级 测量速度：激光雷达可以精确测量物体的速度，误差范围在米/秒级 测量分辨率：激光雷达可以精确测量物体的分辨率，误差范围在毫米级
测量范围受到激光雷达的功率、 波长、接收器灵敏度等因素的 影响
工业监控：用 于监测生产设 备、环境、人
员等
环境监控来发展 前景
自动驾驶：激光雷达是自动驾驶汽车的关键传感器，可以提供精确的3D环境信息， 提高自动驾驶的安全性和可靠性。
测量范围越大，激光雷达的 探测距离就越远
测量范围越小，激光雷达的 探测精度就越高
激光雷达的分辨率是指其能够分辨的最小距离或角度 分辨率越高，激光雷达的精度和探测距离就越高 分辨率受激光雷达的硬件和软件设计影响 分辨率是衡量激光雷达性能的重要指标之一
扫描速率是指激光雷达在一定时间内能够扫描的频率 扫描速率越高，激光雷达的探测范围越广 扫描速率与激光雷达的硬件性能和算法有关 扫描速率是衡量激光雷达性能的重要指标之一
发射激光：激光雷 达发射激光束，形 成光束
接收反射：激光遇 到物体后反射，被 激光雷达接收
计算距离：通过计 算发射和接收的时 间差，计算出物体 与激光雷达的距离
生成图像：通过多次 发射和接收，激光雷 达可以生成三维图像 ，用于定位和导航
自动驾驶汽车：用于感知周围环境，实现自动驾驶 智能机器人：用于导航和避障，提高机器人自主性 测绘和地理信息：用于地形测绘、城市规划等 工业自动化：用于生产线上的物体检测和定位 安防监控：用于监控区域，实现智能安防 航空航天：用于卫星导航、空间探测等
激光雷达性能指标
测量距离：激光雷达可以精确测量物体的距离，误差范围在厘米级 测量角度：激光雷达可以精确测量物体的角度，误差范围在度级 测量速度：激光雷达可以精确测量物体的速度，误差范围在米/秒级 测量分辨率：激光雷达可以精确测量物体的分辨率，误差范围在毫米级
测量范围受到激光雷达的功率、 波长、接收器灵敏度等因素的 影响
工业监控：用 于监测生产设 备、环境、人
员等
环境监控来发展 前景
自动驾驶：激光雷达是自动驾驶汽车的关键传感器，可以提供精确的3D环境信息， 提高自动驾驶的安全性和可靠性。
激光雷达简介PPT课件
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至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定。
2.基本组成：
发射系统
目
信号处理及 控制
接收系统
标
3.作用：
能精确测量目标位置（距离和角度）、运动状态（速度、振动和姿态）和形 状，探测、识别、分辨和跟踪目标。
典型Lidar基本框图：
激光 调制
激光 电源
激光器
探测 器
制冷
光束 控制
核心
发射光 学天线
LiDAR Sensor
******* *****
**********
RaDetection And Ranging（无线电探 测及测距）
Light Detection And Ranging（激光探测 及测距）
以微波和毫米波为 载波，由发射机、 天线和接收机等部 分组成。
典型应用：用于测绘的机载Lidar系统
工作原理： 结合Lidar测距，从GPS得到激光器的位置和从INS惯性导航仪得到的激光
发射方向，就可以准确计算出每一个地面光斑的X、Y、Z的坐标。而后通过扫描 ，可获得一定地域范围的DEM(数字高程模型)。
Displacement： Self-mixing interference
(c)Weak feedback C≈1, vertical scale 10 mV div−1.
(d) Moderate feedback C>1, vertical scale 20 mV div−1.
Velocity：Doppler Frequency
Doppler Frequency:
F=2nvcosθ/λ
P≈ P0 [1+mcos(2πΔL/λ)] m=2(r3/r2) ln(R1R2)
激光雷达作业课件
安全措施
确保作业现场的安全 ，如设置警戒线、警 告标志等，避免无关 人员进入作业区域。
作业中的操作
对中校准
在作业开始前，需要进行 对中校准，以确保激光雷 达设备的精度和稳定性。
数据采集
按照预定的路线和范围， 操纵激光雷达设备进行数 据采集，并实时监控数据 质量。
数据存储
将采集到的数据进行存储 ，以备后续处理和分析。
03 滤波器
去除背景噪声和其他干扰信号，提高信号质量。
数据处理系统
信号处理器
对接收到的信号进行 预处理，如滤波、放
大等。
数据转换器
将接收到的模拟信号 转换为数字信号，以 便进行后续处理和分
析。
数据输出模块
将处理后的数据进行 格式转换和输出，以 便进行可视化、识别
等应用。
控制单元
控制整个系统的操作 和数据处理流程，通 常采用微处理器或 FPGA等硬件实现。
工作原理
激光雷达通过控制发射系统和接收系统的精确同步，实现对目标 的高精度测量。它利用激光器发射的激光束，经过光学系统后照 射到目标上，然后通过接收系统接收反射回来的光束，并进行分 析和处理，得到目标的距离、角度、高度等信息。
应用场景
激光雷达在很多领域都有广泛的应用，如航空航天、无人驾驶、机器人、地形测量、气象监测等。它能够提供高精度的三维坐 标信息，对于需要进行高精度测量和定位的领域具有重要的作用。
人工智能与机器学习
人工智能和机器学习技术在激光雷达数据处理中的应用， 可以实现更高效、准确的目标识别和跟踪，提升激光雷达 的性能。
多模态传感器融合
将激光雷达与其他传感器（如摄像头、毫米波雷达等）进 行融合，可以发挥各自的优势，提高感知系统的性能和鲁 棒性。
机载激光雷达测量系统解析ppt课件
LIDAR:AeroScan
INSAR:Star-3i
主要技术 参数
飞行高度:8000英尺； 频率：1500HZ； 带宽：1.8km； 4m点间距；
飞行高度：20000英尺； 频率：15000HZ； 带宽：8km； 5m间距；
主要 优点
垂直方向精度±15cm； 小区域及走廊区域最为理想；
非常适合植被覆盖和裸露区的真 实DEM提取； 扫描角内提供大范围扫描；
高精度高空间分辨率的森林或山区真实数字地面 模型 ③ 基本不需要地面控制点，地形数据采集速度快 ④ 作业安全 ⑤ 作业周期快，易于更新 ⑥ 时效性强 ⑦ 将信息获取、信息处理及应用技术纳入同一系统 中，有利于提高自动化高速化程度
4 机载激光雷达与机载InSAR的比较
4 机载激光雷达与机载InSAR的比较
6 工作流程及内业数据处理
飞行计划
GPS数据质量检查
系统参数测定和检校
航迹计算 激光脚点位置计算
外业数据采集
激光点云生成 分割
野外初步质量分析和控制
否 是
数据内业后处理
自动分类 内部QA/QC
手工分类 最后QA/QC
小结
1. 机载激光雷达测量的系统组成、激光扫描测距的 原理、动态GNSS定位、INS姿态测量系统、 GPS确定姿态的基本原理和方法
机载激光雷达测量系统的组成单元
测距单元
控制、监测、记 录单元
差分GPS 惯性测量单元
扫描仪
激光脚点 扫描方向
扫描带宽
激光雷达测距系统
•定义
包括：激光脉冲测距系统、光电扫描仪 及控制处理系统 原YA理G 激：光脉器冲是测以钇时铝测石距榴和石晶激体光为相基位质差的一测种距固
体 激光器 。钇铝石榴石的化学式是Y3 Al5 O15 ,简
激光雷达LIDARPPT课件
Lidar)
.
22
LiDAR的在我国的发展现状和发展趋势：
激光技术从它的问世到现在，虽然时间不长,但是由于它有: 高亮度性、 高方向性、高单色性和高相干性等几个极有价值的特点，因而在国防军事、 工农业生产、医学卫生和科学研究等方面都有广泛的应用。
军事方面的应用：目前，在水雷探测激光雷达、化学试剂探 测激光雷达、大气监测激光雷达、生化陆战激光雷达[1]等方面 已经有了很大的成就。 气象方面的应用：我国已经建立12 个沙尘暴长期观测站，首 次形成全国性的沙尘暴监测网络。 测风方面的应用：多普勒测风激光雷达具有高分辨率、高精 度、大探测范围、能提供晴空条件下三维风场信息的能力。 水土保持监测中的应用：目前，全国由于建设开发的影响， 给水土流失治理带来很大的难度，据调查，全国每年由于开发 建设使水土流失面积达到1.00×104km2由以上。
直升机障碍回避激光成像雷达：用于探测电话线、动力线之类
的障碍，该系统安装在UH-1H直升机上。
.
17
直升机障碍回避激光成像雷达
.
18
2003年6月Jigsaw系统装在UH-1 直升机上进行了飞行实验
飞行实验中获取的坦克目标的伪彩色3D 激光雷达图像处理过程显示
.
19
坦克目标的 伪彩色3D 激光雷达图 像
DGPS：机载LiDAR采用动态载波相位差分GPS系统。
✓ 手段：利用安装了电机上与LiDAR相连接的和设在一个或 多个基准站的至少两台GPS信号接收机同步而连续地观测 GPS卫星信号、同时记录瞬间激光和数码相机开启脉冲的 时间标记，再进行载波相位测量差分定位技术的离线数据 后处理。
✓ 目的：获取LiDAR的三维坐标。
.
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结论：
.
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LiDAR的在我国的发展现状和发展趋势：
激光技术从它的问世到现在，虽然时间不长,但是由于它有: 高亮度性、 高方向性、高单色性和高相干性等几个极有价值的特点，因而在国防军事、 工农业生产、医学卫生和科学研究等方面都有广泛的应用。
军事方面的应用：目前，在水雷探测激光雷达、化学试剂探 测激光雷达、大气监测激光雷达、生化陆战激光雷达[1]等方面 已经有了很大的成就。 气象方面的应用：我国已经建立12 个沙尘暴长期观测站，首 次形成全国性的沙尘暴监测网络。 测风方面的应用：多普勒测风激光雷达具有高分辨率、高精 度、大探测范围、能提供晴空条件下三维风场信息的能力。 水土保持监测中的应用：目前，全国由于建设开发的影响， 给水土流失治理带来很大的难度，据调查，全国每年由于开发 建设使水土流失面积达到1.00×104km2由以上。
直升机障碍回避激光成像雷达：用于探测电话线、动力线之类
的障碍，该系统安装在UH-1H直升机上。
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直升机障碍回避激光成像雷达
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2003年6月Jigsaw系统装在UH-1 直升机上进行了飞行实验
飞行实验中获取的坦克目标的伪彩色3D 激光雷达图像处理过程显示
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19
坦克目标的 伪彩色3D 激光雷达图 像
DGPS：机载LiDAR采用动态载波相位差分GPS系统。
✓ 手段：利用安装了电机上与LiDAR相连接的和设在一个或 多个基准站的至少两台GPS信号接收机同步而连续地观测 GPS卫星信号、同时记录瞬间激光和数码相机开启脉冲的 时间标记，再进行载波相位测量差分定位技术的离线数据 后处理。
✓ 目的：获取LiDAR的三维坐标。
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结论：
《机载激光雷达》课件
发展趋势
随着技术的不断进步和应用需求的不断增加，机载激光雷达技术将不断向更高精 度、更高效率、更安全可靠的方向发展。
THANKS
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目 录
• 机载激光雷达简介 • 机载激光雷达技术 • 机载激光雷达应用案例 • 机载激光雷达的挑战与未来发展
01 机载激光雷达简 介
定义与特点
总结词
机载激光雷达是一种集激光测距、全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（ IMU）于一体的遥感技术。
详细描述
机载激光雷达通过向地面发送激光脉冲并接收反射回来的信号，能够获取高精 度的三维地形数据。它具有高分辨率、高精度、快速获取数据等优点，广泛应 用于地形测绘、城市规划、资源调查等领域。
地震灾害评估
利用机载激光雷达技术，评估地震灾害对建筑物 和基础设施的影响，为灾后重建提供技术支持。
考古探测
遗址区地形测绘
通过机载激光雷达技术，获取遗址区高精度、高分辨率的地形数 据，为考古研究提供基础资料。
遗址区建筑物结构分析
利用机载激光雷达数据，分析遗址区建筑物的结构特点，为文物修 复和保护提供依据。
激光发射与接收
激光发射器根据不同的应用需求 ，发射不同波长的激光束，常见 的波长有近红外、中红外和远红
外等。
接收器通常使用光电倍增管或雪 崩二极管等光电传感器，用于接 收反射回来的光束，并将其转换
为电信号。
激光雷达通过测量反射回来的光 束与发射光束的时间差，计算出
目标的距离信息。
数据处理与分析
1
遗址区植物种类鉴定
通过分析机载激光雷达数据，鉴定遗址区植物种类，为环境考古和 生态研究提供数据支持。
04 机载激光雷达的 挑战与未来发展
随着技术的不断进步和应用需求的不断增加，机载激光雷达技术将不断向更高精 度、更高效率、更安全可靠的方向发展。
THANKS
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目 录
• 机载激光雷达简介 • 机载激光雷达技术 • 机载激光雷达应用案例 • 机载激光雷达的挑战与未来发展
01 机载激光雷达简 介
定义与特点
总结词
机载激光雷达是一种集激光测距、全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（ IMU）于一体的遥感技术。
详细描述
机载激光雷达通过向地面发送激光脉冲并接收反射回来的信号，能够获取高精 度的三维地形数据。它具有高分辨率、高精度、快速获取数据等优点，广泛应 用于地形测绘、城市规划、资源调查等领域。
地震灾害评估
利用机载激光雷达技术，评估地震灾害对建筑物 和基础设施的影响，为灾后重建提供技术支持。
考古探测
遗址区地形测绘
通过机载激光雷达技术，获取遗址区高精度、高分辨率的地形数 据，为考古研究提供基础资料。
遗址区建筑物结构分析
利用机载激光雷达数据，分析遗址区建筑物的结构特点，为文物修 复和保护提供依据。
激光发射与接收
激光发射器根据不同的应用需求 ，发射不同波长的激光束，常见 的波长有近红外、中红外和远红
外等。
接收器通常使用光电倍增管或雪 崩二极管等光电传感器，用于接 收反射回来的光束，并将其转换
为电信号。
激光雷达通过测量反射回来的光 束与发射光束的时间差，计算出
目标的距离信息。
数据处理与分析
1
遗址区植物种类鉴定
通过分析机载激光雷达数据，鉴定遗址区植物种类，为环境考古和 生态研究提供数据支持。
04 机载激光雷达的 挑战与未来发展
激光雷达作业课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
激光雷达的应用领域
军事侦察
激光雷达可以用于获取高精度 地形数据，为军事侦察和作战
提供支持。
地形测绘
通过激光雷达测量，可以快速 获取高精度地形数据，为地图 制作和地理信息系统提供基础 数据。
无人驾驶
激光雷达是无人驾驶车辆中重 要的传感器之一，用于感知周 围环境，实现自主导航和避障 功能。
环境监测
激光雷达可以用于监测大气污 染、气象变化和森林覆盖等情 况，为环境保护和治理提供支
扫描范围
扫描系统的扫描范围决定了激光雷达 的覆盖范围和分辨率。
数据处理系统
数据处理算法
数据处理系统负责处理接收到的 电信号，通过算法将其转换为三
维坐标数据。
数据存储与传输
数据处理系统还需要负责数据的存 储和传输，以便后续分析和应用。
系统集成
数据处理系统需要与整个激光雷达 系统集成，确保数据的一致性和准 确性。
激光雷达作业课件
contents
目录
• 激光雷达概述 • 激光雷达系统组成 • 激光雷达数据处理流程 • 激光雷达数据处理软件 • 激光雷达数据处理案例
01
激光雷达概述
激光雷达的定义
激光雷达是一种集激光、全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（IMU）于一体的 主动遥感系统。
它通过向目标发射激光束，并测量反射回来的时间，计算出目标的距离和方位信息 。
软件功能
数据预处理
对导入的点云数据进行滤波、 降噪、去重等预处理操作，提 高数据质量。
数据分类
根据不同的应用场景，对点云 数据进行分类，如地面、建筑 物、树木等。
数据导入
支持多种格式的激光雷达数据 导入，包括XYZ、LAS等格式 。
激光雷达的应用领域
军事侦察
激光雷达可以用于获取高精度 地形数据，为军事侦察和作战
提供支持。
地形测绘
通过激光雷达测量，可以快速 获取高精度地形数据，为地图 制作和地理信息系统提供基础 数据。
无人驾驶
激光雷达是无人驾驶车辆中重 要的传感器之一，用于感知周 围环境，实现自主导航和避障 功能。
环境监测
激光雷达可以用于监测大气污 染、气象变化和森林覆盖等情 况，为环境保护和治理提供支
扫描范围
扫描系统的扫描范围决定了激光雷达 的覆盖范围和分辨率。
数据处理系统
数据处理算法
数据处理系统负责处理接收到的 电信号，通过算法将其转换为三
维坐标数据。
数据存储与传输
数据处理系统还需要负责数据的存 储和传输，以便后续分析和应用。
系统集成
数据处理系统需要与整个激光雷达 系统集成，确保数据的一致性和准 确性。
激光雷达作业课件
contents
目录
• 激光雷达概述 • 激光雷达系统组成 • 激光雷达数据处理流程 • 激光雷达数据处理软件 • 激光雷达数据处理案例
01
激光雷达概述
激光雷达的定义
激光雷达是一种集激光、全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（IMU）于一体的 主动遥感系统。
它通过向目标发射激光束，并测量反射回来的时间，计算出目标的距离和方位信息 。
软件功能
数据预处理
对导入的点云数据进行滤波、 降噪、去重等预处理操作，提 高数据质量。
数据分类
根据不同的应用场景，对点云 数据进行分类，如地面、建筑 物、树木等。
数据导入
支持多种格式的激光雷达数据 导入，包括XYZ、LAS等格式 。
激光雷达简介PPT优秀课件
接收光 学天线
目标 物体
伺服 系统
前置放 主放 大器 大器
信号 模数 处理 转换
主处 理器
距离 速度 角度 目标图 信息 信息 信息 像信息
通信 系统
屏幕 显示
理论 发射 基础 系统
接收 系统
信息 处理
运载 体积 平台 重量
工作 模式
第 一 代
经典理 论
气体激光， 传统光学
系统
单元探测器， 脉冲体制， 直接接收
D电非P子S扫S扫发描描射，，面外阵差探接测收器，
集成模块， DSP芯片， 成像显示
车/机载， 弹/星载
功能部 件， MOEM S，小
多波长复合， 多功能模块， 智能化模块
第 四 代
光子探 测，纳 米物理
阵列发射， 微光学系
统
微光学系统， 焦平面阵列 探测器，光
纤导光
硬软件融 合，系统 级芯片， 高分辨率， 成像显示
以激光为载波，以 光电探测器为接收 器件，以光学望远 镜为天线，俗称“ 激光雷达”。
本质相同
1.工作原理：
传感器发射激光束打到目标物体上并反射回来，接收器准确地测量出 光脉冲从发射到被反射回的传播时间，光速已知，就可得到从激光雷达到目 标点的距离。
若激光束不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据， 用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。
(c)Weak feedback C≈1, vertical scale 10 mV div−1.
(d) Moderate feedback C>1, vertical scale 20 mV div−1.
Velocity：Doppler Frequency
目标 物体
伺服 系统
前置放 主放 大器 大器
信号 模数 处理 转换
主处 理器
距离 速度 角度 目标图 信息 信息 信息 像信息
通信 系统
屏幕 显示
理论 发射 基础 系统
接收 系统
信息 处理
运载 体积 平台 重量
工作 模式
第 一 代
经典理 论
气体激光， 传统光学
系统
单元探测器， 脉冲体制， 直接接收
D电非P子S扫S扫发描描射，，面外阵差探接测收器，
集成模块， DSP芯片， 成像显示
车/机载， 弹/星载
功能部 件， MOEM S，小
多波长复合， 多功能模块， 智能化模块
第 四 代
光子探 测，纳 米物理
阵列发射， 微光学系
统
微光学系统， 焦平面阵列 探测器，光
纤导光
硬软件融 合，系统 级芯片， 高分辨率， 成像显示
以激光为载波，以 光电探测器为接收 器件，以光学望远 镜为天线，俗称“ 激光雷达”。
本质相同
1.工作原理：
传感器发射激光束打到目标物体上并反射回来，接收器准确地测量出 光脉冲从发射到被反射回的传播时间，光速已知，就可得到从激光雷达到目 标点的距离。
若激光束不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据， 用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。
(c)Weak feedback C≈1, vertical scale 10 mV div−1.
(d) Moderate feedback C>1, vertical scale 20 mV div−1.
Velocity：Doppler Frequency
雷达应用电路-激光雷达测距ppt课件.ppt
信号和探测器接收到的激光信号转化得到电信号，
看出探测器输出的信号与激光器的触发信号有一 固定延时，即系统延时。
3.2 时刻判别电路
时刻判别电路的作用是对放大电路的输 出信号进行实时监测，为后端时间间隔测 量电路提供计时终Ｉ卜信号。其性能直接 影响着计时精度和测距精度。主要由高速 比较器及其附属电路实现。目前用于激光 测距的时刻判别方法主要有三种：前沿定 时法，恒比定时法和高通定时法。
3.1 激光器外调制电路
• 此激光器有两种调制方式：内调制和外调 制。
• 本系统采用外调制方式，调制脉冲由单片 机编程产生。外调制脉冲有一下要求：
１）、调制频率：1~50 KHZ； ２）、脉冲宽度1.101 ts； ３）、下降沿触发。
• 根据外触发脉冲的要求，系统采用宏晶科技公司 的STC89C52RC单片机编程实现激光器外触发。
激光脉冲测距雷达是典型的非相干激光 雷达。它的优点是测距精度高，测距精度 与测程的远近无关；系统体积小（天线尺 寸小和重量轻），测量迅速，可以数字显
示；有通信接口，可以连成测量网络，或 与其它设备联机进行数字信息处理和传输， 激光测距仪和微波测距仪相比，具有波束 窄，角分辨率高，抗干扰能力强，避免了 近地面和海面的多路径效应的优点。
本文所研制系统的结构如图：
由图可以看出，单片机产生激光器的外触发信号，同时将触发信号作为时间间 隔测量电路的开始计时信号，时间间隔测量电路开始计时；光电探测器将接收到的 回波信号转化为电信号；时刻判别电路将光电探测器输出的模拟电信号脉冲整形为 规则的TTL电平信号；时刻判别电路输出的TTL信号作为时间间隔测量电路的 计时终止信号，时间间隔电路将测得的开始计时信号和计时终止信号之间的时间差 送给单片机，在经过单片机的运算得到距离信息，单片机将距离信息经过串口传送 给PC机，在PC上实时显示距离。
看出探测器输出的信号与激光器的触发信号有一 固定延时，即系统延时。
3.2 时刻判别电路
时刻判别电路的作用是对放大电路的输 出信号进行实时监测，为后端时间间隔测 量电路提供计时终Ｉ卜信号。其性能直接 影响着计时精度和测距精度。主要由高速 比较器及其附属电路实现。目前用于激光 测距的时刻判别方法主要有三种：前沿定 时法，恒比定时法和高通定时法。
3.1 激光器外调制电路
• 此激光器有两种调制方式：内调制和外调 制。
• 本系统采用外调制方式，调制脉冲由单片 机编程产生。外调制脉冲有一下要求：
１）、调制频率：1~50 KHZ； ２）、脉冲宽度1.101 ts； ３）、下降沿触发。
• 根据外触发脉冲的要求，系统采用宏晶科技公司 的STC89C52RC单片机编程实现激光器外触发。
激光脉冲测距雷达是典型的非相干激光 雷达。它的优点是测距精度高，测距精度 与测程的远近无关；系统体积小（天线尺 寸小和重量轻），测量迅速，可以数字显
示；有通信接口，可以连成测量网络，或 与其它设备联机进行数字信息处理和传输， 激光测距仪和微波测距仪相比，具有波束 窄，角分辨率高，抗干扰能力强，避免了 近地面和海面的多路径效应的优点。
本文所研制系统的结构如图：
由图可以看出，单片机产生激光器的外触发信号，同时将触发信号作为时间间 隔测量电路的开始计时信号，时间间隔测量电路开始计时；光电探测器将接收到的 回波信号转化为电信号；时刻判别电路将光电探测器输出的模拟电信号脉冲整形为 规则的TTL电平信号；时刻判别电路输出的TTL信号作为时间间隔测量电路的 计时终止信号，时间间隔电路将测得的开始计时信号和计时终止信号之间的时间差 送给单片机，在经过单片机的运算得到距离信息，单片机将距离信息经过串口传送 给PC机，在PC上实时显示距离。
《激光雷达成像技术》课件
《激光雷达成像技术》ppt课 件
CONTENTS
• 激光雷达简介 • 激光雷达系统组成 • 激光雷达数据处理技术 • 激光雷达成像技术 • 激光雷达技术发展与展望
01
激光雷达简介
激光雷达的定义与特点
总结词
激光雷达是一种利用激光技术进行探测和测距的雷达系统，具有高精度、高分辨率和高速度的优点。
详细描述
干涉成像的特点
干涉成像具有高分辨率和高精度，能够提供目标的微小变化和细节信息。然而， 干涉成像对实验条件要求较高，需要稳定的实验环境和精密的测量设备。
成像质量评价
成像质量评价方法
成像质量评价是评估激光雷达成像系统 性能的重要手段。评价方法包括图像的 分辨率、对比度、噪声水平、畸变等指 标。通过对这些指标的测量和分析，可 以评估成像系统的性能和成像质量。
激光雷达通过向目标发射激光束，然后接收反射回来的光信号，并通过对光信号的处理和分析，获取 目标的位置、距离、速度和形状等信息。由于激光雷达采用激光作为探测手段，因此具有高精度、高 分辨率和高速度的优点，能够实现远距离、高精度的探测和测量。
激光雷达的工作原理
总结词
激光雷达通过发射激光束，并接收反射回来的光信号，通过对光信号的处理和分析，获取目标的距离和角度信息 ，从而实现目标的探测和定位。
01
02
03
接收光学系统
用于收集反射回来的激光 束，并将其聚焦在光电探 测器上。
光电探测器
将反射回来的光信号转换 为电信号，常见的光电探 测器有硅光电倍增管和雪 崩光电二极管。
信号处理器
对光电探测器输出的电信 号进行处理，提取出目标 物体的距离、速度、方位 等信息。
数据处理系统
信号处理算法
用于提取目标物体的特征信息， 如距离、速度、方位等。常见的 算法包括脉冲压缩、动目标检测 和跟踪、多普勒频移分析等。
CONTENTS
• 激光雷达简介 • 激光雷达系统组成 • 激光雷达数据处理技术 • 激光雷达成像技术 • 激光雷达技术发展与展望
01
激光雷达简介
激光雷达的定义与特点
总结词
激光雷达是一种利用激光技术进行探测和测距的雷达系统，具有高精度、高分辨率和高速度的优点。
详细描述
干涉成像的特点
干涉成像具有高分辨率和高精度，能够提供目标的微小变化和细节信息。然而， 干涉成像对实验条件要求较高，需要稳定的实验环境和精密的测量设备。
成像质量评价
成像质量评价方法
成像质量评价是评估激光雷达成像系统 性能的重要手段。评价方法包括图像的 分辨率、对比度、噪声水平、畸变等指 标。通过对这些指标的测量和分析，可 以评估成像系统的性能和成像质量。
激光雷达通过向目标发射激光束，然后接收反射回来的光信号，并通过对光信号的处理和分析，获取 目标的位置、距离、速度和形状等信息。由于激光雷达采用激光作为探测手段，因此具有高精度、高 分辨率和高速度的优点，能够实现远距离、高精度的探测和测量。
激光雷达的工作原理
总结词
激光雷达通过发射激光束，并接收反射回来的光信号，通过对光信号的处理和分析，获取目标的距离和角度信息 ，从而实现目标的探测和定位。
01
02
03
接收光学系统
用于收集反射回来的激光 束，并将其聚焦在光电探 测器上。
光电探测器
将反射回来的光信号转换 为电信号，常见的光电探 测器有硅光电倍增管和雪 崩光电二极管。
信号处理器
对光电探测器输出的电信 号进行处理，提取出目标 物体的距离、速度、方位 等信息。
数据处理系统
信号处理算法
用于提取目标物体的特征信息， 如距离、速度、方位等。常见的 算法包括脉冲压缩、动目标检测 和跟踪、多普勒频移分析等。
《激光雷达简介》课件
市场发展前景
自动驾驶
激光雷达是自动驾驶汽车的关键传感器之一，随着自动驾驶市场 的不断扩大，激光雷达市场也将迎来更大的发展空间。
无人机
无人机市场对激光雷达的需求也在不断增长，激光雷达在无人机中 主要用于定位、导航和避障。
地理信息获取
激光雷达在地形测绘、城市规划、资源调查等领域也有广泛应用， 市场前景广阔。
放大与滤波
对接收到的微弱信号进行 放大和滤波处理，以提高 信噪比。
信号解调
从接收到的信号中提取距 离、速度等有用信息。
数据处理技术
数据预处理
对原始数据进行去噪、滤波等处 理，以提高数据质量。
目标识别与跟踪
利用算法对目标物体进行识别和跟 踪，实现动态监测。
三维重建
通过对大量数据进行处理和分析， 重建出目标物体的三维模型。
THANKS
感谢观看
技术挑战与问题
高精度和高分辨率
如何实现高精度和高分辨率的探测是激光雷达面 临的重要挑战之一。
环境适应性
激光雷达在复杂环境和恶劣天气下的性能和稳定 性需要进一步提高。
数据处理和分析
随着激光雷达数据的不断增加，如何快速、准确 地处理和分析数据成为了一个重要问题。
05
激光雷达的未来应用
无人驾驶汽车
无人驾驶汽车是激光雷达的重要应用领域之一。通过激光雷 达的扫描数据，无人驾驶汽车可以精确地感知周围环境，实 现自主导航、障碍物识别和避障等功能，从而提高道路安全 性和交通效率。
动扫描。
扫描器的性能指标包括扫描角度范围、扫描速度和稳定性等，这些指标 影响着激光雷达的扫描效率和精度。
光电探测器
光电探测器负责接收反射回来的 激光信号，并将其转换为电信号
激光雷达基本知识PPT课件
本 知 识
② 光电探测器。 适合于激光雷达用的光电探测器主要有PIN光电二极管、硅雪崩
二极管(SiAPD)、光电导型碲镉汞(HgCdTe)探测器和光伏型 碲镉汞探测器 ③ 光学天线 透射式望远镜（开普勒、伽利略） 反射式望远镜（牛顿式、卡塞哥伦） 收发合置光学天线 收发分置光学天线 自由空间光路 全光纤光路 波片（四分之一、二分之一） 分束镜、合束镜、布鲁斯特窗片
6. 信号处理方法 微弱信号检测、数字化处理与算法
7. 数据处理方法 数据反演、显示
一、基本知识
本
知
激光雷达的概念及内涵
识
“雷达”(RADAR-Radio
Detection And Ranging)。传
统的雷达是以微波和毫米波作
为载波的雷达，大约出现1935
年左右。
最早公开报道提出激光雷达的 概念是: 1967年美国国际电话 和电报公司提出的，主要用于 航天飞行器交会对接，并研制
知 3. 激光雷达的优点
识
工作频率非常高，较微波高3~4
个数量级。
激光作为雷达辐射源探测运动 目标时多普勒频率非常高，因而 速度分辨率极高。
工作频率处于电子干扰频谱和微 波隐身有效频率之外，有利于对 抗电子干扰和反隐身。
本 知 识
能量高度集中。 用很小的准直孔径（10cm左右）即可获得很高的天线增益和极窄 的波束（1mrad左右），而且无旁瓣，因而可实现高精度测角（优 于0.1mrad）、单站定位、低仰角跟踪和高分辨率三维成像，且 不易被敌方截获，自身隐蔽性强。
探测方式和测量原理等对激光雷达体制 进行分类。
按不同信号形式: ①脉冲
②连续波
本 知 识
按不同功能: ①跟踪雷达（测距和测角）; ②测速雷达（测量多普勒信息）; ③动目标指示雷达（目标的多普勒信息） ; ④成像雷达（测量目标不同部位的反射强 度和距离等信号）;
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典型应用：用于测绘的机载Lidar系统
工作原理： 结合Lidar测距，从GPS得到激光器的位置和从INS惯性导航仪得到的激光
发射方向，就可以准确计算出每一个地面光斑的X、Y、Z的坐标。而后通过扫描 ，可获得一定地域范围的DEM(数字高程模型)。
Lidar测距
GPS
INS（惯性 导航系统）
机载Lidar 系统
D电非P子S扫S扫发描描射，，面外阵差探接测收器，
集成模块， DSP芯片， 成像显示
车/机载， 弹/星载
功能部 件， MOEM S，小
多波长复合， 多功能模块， 智能化模块
第 四 代
光子探 测，纳 米物理
阵列发射， 微光学系
统
微光学系统， 焦平面阵列 探测器，光
纤导光
硬软件融 合，系统 级芯片， 高分辨率， 成像显示
接收光 学天线
目标 物体
伺服 系统
前置放 主放 大器 大器
信号 模数 处理 转换
主处 理器
距离 速度 角度 目标图 信息 信息 信息 像信息
通信 系统
屏幕 显示
理论 发射 基础 系统
接收 系统
信息 处理
运载 体积 平台 重量
工作 模式
第 一 代
经典理 论
气体激光， 传统光学
系统
单元探测器， 脉冲体制， 直接接收
植入生物 体
全波段复合， 系统级 光电全模复 芯片， 合，测通控 极小 一体化，多
模复合模块
分类
信号形式
• 脉冲 • 连续波
探测方式 • 直接探测 • 相干探测
Laser
PD
功能
• 成像 • 测距测速 • 动目标指示 • ……
1
波长比微波短好几个数量级，可在分子量级上对目标进 行探测。
优点
探测灵敏度和测量分辨率高。多普勒频移大，信息
以激光为载波，以 光电探测器为接收 器件，以光学望远 镜为天线，俗称“激 光雷达”。
1.工作原理：
传感器发射激光束打到目标物体上并反射回来，接收器准确地测量出 光脉冲从发射到被反射回的传播时间，光速已知，就可得到从激光雷达到目 标点的距离。
若激光束不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据， 用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。
(c)Weak feedback C≈1, vertical scale 10 mV div−1.
(d) Moderate feedback C>1, vertical scale 20 mV div−1.
Velocity：Doppler Frequency
Doppler Frequency:
F=2nvcosθ/λ
优点
• 数据采集速度快、测量数据精度高、外业工 作量少、数据处理自动化程度高。
• 可以对危险地区安全地实行远距离、高精度 三维测量。
• 是目前唯一能测定森林覆盖地区地面高程的 可行技术。
缺点
• 硬件设备昂贵。 • 数据的后期处理相对滞后，算法还很不成熟。
Displacement： Self-mixing interference
至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定。
2.基本组成：
发射系统
目
信号处理及 控制
接收系统
标
3.作用：
能精确测量目标位置（距离和角度）、运动状态（速度、振动和姿态）和形 状，探测、识别、分辨和跟踪目标。
典型Lidar基本框图：
激光 调制
激光 电源
激光器
探测 器
制冷
光束 控制
核心
发射光 学天线
单元电路， 模拟电路
地基为主， 车载为辅
分立元 件，大
单一波长， 单一模式
第 二 代
量子理 论
气体/固体 /半导体激 光，光机
扫描
SPITE器件， 线列探测器，
外差接收
单元电路， 数字电路， 成像显示
车/机载 为主，星 载为辅
分立元 件，单 元模块，
中等
双色、多光 谱，主被动
复合
第 三 代
光子探 测，统 计理论
v
24.3kHz
Thank you！
ห้องสมุดไป่ตู้
2
量大，可测速及识别动目标，也可得到运动目标的
高分辨率图像。
3
在功能相同的情况下，较微波雷达体积小、重量轻；天 线和系统结构可做的很小。
应用&前景
• 侦察用成像激光雷达 • 化学/生物战剂探测激光雷达 • 障碍回避激光雷达 • 大气监测激光雷达 • 制导激光雷达 • 水下探测激光雷达 • 空间监视激光雷达 • 机器人三维视觉系统
P≈ P0 [1+mcos(2πΔL/λ)] m=2(r3/r2) ln(R1R2)
(a) Loudspeaker, 657 Hz, vertical scale 1.2 μm div−1, timescale 200 μs div−1.
(b) Very low feedback regime C<<1, vertical scale 2 mV div−1.
LiDAR Sensor
******* *****
**********
Radar
Radio Detection And Ranging（无线电探 测及测距）
以微波和毫米波为 载波，由发射机、 天线和接收机等部 分组成。
LiDAR
Light Detection And Ranging（激光探测 及测距）