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激光雷达的历史
- 2018-01-25 -

    自上世纪60年代激光被创造不久,便携式激光打标机激光雷达就大规模开展起来。激光成为真实的推动者,使得激光雷达变得既廉价又牢靠,使得与其他传感器技能比较更具有竞争力。激光雷达开端在可见光区域作业(红宝石激光器),然后是近红外区(Nd:YAG激光器),最终是在红外区域(CO2激光器)。现在,许多激光雷达作业在对人眼无害的近红外区域(?1.5 μm)。根据激光雷达原理,OCT和数字全息等许多新的技能逐步受到重视。

    激光雷达运用于测绘首要有测距、定位以及地球及地外物体的图形制作;相干激光雷达在环境运用有重要运用,例如风力传感以及合成孔径激光雷达的开发;门控成像首要运用于军事、医疗以及安全方面;激光微雷达在血管研讨以及眼科视力纠正方面得到了运用。鬼激光雷达现已以新技能的方式运用在理论和模仿方面。激光雷达作为一种重要的技能,运用在自动驾驶轿车和无人飞行器方面,它也被警方用来丈量速度,以及游戏中,比方微软的Kinect体感游戏。

   早期激光测距仪的开展示例.(a)第一台爱立信LRF试验设备(1965年);(b)瑞典海军用LRF(1968年);(c)西姆拉德手持LP-7;(d)LRF KTD 2-2(极地, USSR);(e)LRF BD-1 (801研讨所, USSR);(f)费朗蒂CO2 TEA LRF.

纵观激光雷达在欧洲、美国、前苏联、日本和我国的开展历史, 激光雷达阅历了许多开展阶段,从最早的激光测距,使得其在军事方面的测距和兵器制导上有广泛的运用,尤其是激光定位(双基地雷达)。进一步的研讨导致了根据二维门控监测的激光成像体系以及正在配备过程中的三维成像技能的开展。成像体系的开展首要包含:更大规模以及跨间隔的分辨率、单光子灵敏阵列以及具有多种功用的多频率或宽光谱发射激光,更好的穿透才能、穿越植物、穿越密布的介质而进行目标辨认等运用。

在民用以及军民两用方面,便携式激光打标机在大气和海洋遥感研讨方面环境激光雷达现已技能老练,而在许多国家三维测绘激光雷达现已进入运转状况。跟着激光的功率越来越高,并且也更细巧、更廉价,这为轿车以及无人机提供了潜在运用,在自动驾驶轿车方面的运用可能是激光雷达最为广泛的商业运用,这极大的减小了激光雷达的尺度、分量以及造价。

    激光雷达技能在医学方面有许多运用,其间一个比如是光学低相干断层扫描,这个技能起源于激光反射仪在眼科中研讨眼睛结构的三维复原方面的广泛运用,完成对血管的三维内窥镜研讨,扩展到多普勒三维测速仪,另一个重要的比如是人类眼睛屈光度的折射成像研讨。

    在激光雷达体系研讨中,随同呈现了许多新式的技能和办法,包含:多孔径以及合成孔径、双向操作、多波长或宽频发射激光、光子计数和先进的量子技能、组合被迫和自动体系,以及组合微波及激光雷达等。一起,也等待运用相干激光雷达使得人们的添加获得全场数据的办法。在组件方面,有用的多功用激光源、紧凑的固态激光扫描仪、针对非机械光束操控和整形、灵敏的以及更大的焦平面阵列、有用的硬件以及处理激光雷达信息和高数据速率的算法等,来完成直接以及相干检测。

   便携式激光打标机带激光雷达的FSU电光体系。 (a)海军激光雷达体系(基辅)的两个甲板设备之一,(b)具有激光雷达监督和消防操控体系(基辅)的多通道CM,(c)精细测距和视点丈量 体系(阿尔泰光学激光中心)。

通过对比激光雷达技能50年来在各国的开展所获得的成果,成果显现激光雷达技能及相关运用仍具有广泛的运用远景。