
激光束照射到目标物体(如地面、建筑物、车辆、植被等)表面后,部分能量会被反射回来。
高精度的计时器(通常是皮秒级)测量激光脉冲从发射到被探测器接收之间的时间差(Time of Flight, ToF)。
利用光速(c ≈ 3 × 10^8 m/s)是已知常数,通过简单的公式计算目标与雷达之间的距离:
激光雷达通常配备扫描机构(旋转镜、MEMS微镜等),使激光束能够快速扫描一定角度范围内的空间。结合雷达自身的精确位置(通过GNSS如GPS)和姿态(通过惯性测量单元IMU),系统可以确定每一个激光点反射点的三维空间坐标(X, Y, Z)。
产生特定波长和功率的激光光源(常用波长为905nm, 1550nm等)。
控制激光束的发射方向,实现空间扫描(机械旋转式、MEMS、光学相控阵OPA、Flash等不同类型)。
将接收到的光信号转换为电信号(常用雪崩光电二极管APD或单光子雪崩二极管SPAD)。
GNSS接收机和IMU,用于确定雷达自身的精确位置和姿态角(俯仰、横滚、偏航)。
处理原始信号,计算每个点的距离和三维坐标,生成点云数据并进行后续分析。
总结来说,激光测距雷达是通过精确测量激光束打到目标并反射回来的时间,结合扫描和定位信息,来精确获取目标物体的三维位置信息的一种强大遥感技术。它在需要高精度三维空间信息的领域有着极其广泛和重要的应用。
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