普赛斯电子：激光雷达的原理和窄脉冲的测试

3/31/2023，光纤在线讯，激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息。它由激光发射，激光接收，信息处理和扫描系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

1.雷达

 在介绍激光雷达之前，先了解雷达。

雷达，是英文“Radar”的音译，英文全称为Radio Detection and Ranging，即无线电探测和测距。

雷达向目标发射无线电波，通过发送信号与目标反射信号进行对比，来获得目标至发射点距离、距离变化率、方位、高度以及角度等信息。
按照发射电波的频率或波长，雷达主要有以下应用：



2.激光雷达

了解了雷达之后，现在开始介绍激光雷达。

激光雷达（英文Lidar），英文全称为Laser Detecting and Ranging，即激光探测和测距。

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，并研制出原理样机;1978年美国国家航天局马歇尔航天中心研制成CO2相干激光雷达。

与雷达工作原理类似，激光雷达通过发射和接收激光束。

通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离，通过水平旋转扫描来测角度，并根据这两个参数建立二维的极坐标系，再通过获取不同俯仰角度信号获得三维中的高度信息。

高频激光可在一秒内获取大量（约150万个）的位置点信息（称为点云），并根据这些信息进行三维建模。

除了获得位置信息外，激光信号的反射率可以区分目标物质的不同材质。激光雷达的维度（线束）越多，测量精度越高。

由于激光频率高，波长短，所以可获得极高的角度、距离和速度分辨率。

距离和速度分辨率高，就意味着可以利用多谱勒成像技术，创建出目标非常清晰的3D图像，这就是激光雷达最大的优势。

在激光问世的第二年（1961年），就有人提出了激光雷达的设想，在1971年阿波罗15号任务中，美国宇航员使用激光高度计来绘制月球表面，让大众认识到激光雷达的准确性和实用性，得到了广泛的关注。

3.激光雷达工作原理和组成

激光雷达 = 激光发射+激光接收+信息处理+扫描系统

激光发射系统：激励源周期性地驱动激光器，发射激光脉冲，激光调制器通过光束控制器控制发射激光的方向和线数，最后通过发射光学系统，将激光发射至目标物体；

激光接收系统：经接收光学系统，光电探测器接受目标物体反射回来的激光，产生接收信号；

信息处理系统：接收信号经过放大处理和数模转换，经由信息处理模块计算，获取目标表面形态、物理属性等特性，最终建立物体模型。

扫描系统，以稳定的转速旋转起来，实现对所在平面的扫描，并产生实时的平面图信息。



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