激光雷達如何按工作介質(zhì)分類?激光雷達測距方法有哪些?

激光雷達的應(yīng)用十分廣泛，各類需要檢測距離的智能設(shè)備中都有可能存在激光雷達。為增進大家對激光雷達的認識，本文將對激光雷達的分類以及激光雷達測距的方法予以介紹。如果你對激光雷達具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、激光雷達如何按工作介質(zhì)分類

1、固體激光雷達

固體激光雷達峰值功率高，輸出波長范圍與現(xiàn)有的光學(xué)元件與器件，輸出長范圍與現(xiàn)有的光學(xué)元件與器件(如調(diào)制器、隔離器和探測器)以及大氣傳輸特性相匹配等，而且很容易實現(xiàn)主振蕩器-功率放大器(MOPA)結(jié)構(gòu)，再加上效率高、體積小、重量輕、可靠性高和穩(wěn)定性好等導(dǎo)體，固體激光雷達優(yōu)先在機載和天基系統(tǒng)中應(yīng)用。近年來，激光雷達發(fā)展的重點是二極管泵浦固體激光雷達。

2、氣體激光雷達

氣體激光雷達以CO2激光雷達為代表，它工作在紅外波段 ，大氣傳輸衰減小，探測距離遠，已經(jīng)在大氣風(fēng)場和環(huán)境監(jiān)測方面發(fā)揮了很大作用，但體積大，使用的中紅外 HgCdTe探測器必須在77K溫度下工作,限制了氣體激光雷達的發(fā)展。

3、半導(dǎo)體激光雷達

半導(dǎo)體激光雷達能以高重復(fù)頻率方式連續(xù)工作，具有長壽命，小體積，低成本和對人眼傷害小的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于后向散射信號比較強的Mie散射測量，如探測云底高度。半導(dǎo)體激光雷達的潛在應(yīng)用是測量能見度，獲得大氣邊界層中的氣溶膠消光廓線和識別雨雪等，易于制成機載設(shè)備。目前不止技術(shù)公司研制的VP300激光雷達是應(yīng)用于AGV小車，自主移動機器人，商業(yè)服務(wù)機器人的典型代表，其探測范圍可達50m。

二、激光雷達測距方法有哪些

“激光測距里的千里眼”——脈沖激光測距法

脈沖激光具有峰值功率大的特點，這使它能夠在空間中傳播很長的距離，所以脈沖激光測距法可以對很遠的目標進行測量。很遠是有多遠呢?目前人類歷史上最遠的激光測量距離是地球和月亮之間的距離，他們采用的就是脈沖激光測距法。自2019年6月以來，我國天琴計劃團隊已經(jīng)多次成功實現(xiàn)地月距離的測量，通過對脈沖飛行時間的精確計時，得到地月距離在351，000 km到406，000 km(橢圓軌道)之間波動。

脈沖激光測距是一種發(fā)展十分成熟的測距體制，不僅可以用來對遠目標探測，還可以用在數(shù)公里甚至數(shù)十米測量場景下。目前的汽車自動駕駛中也大多采用這種方法，其測距精度可以達到厘米量級，這對大部分的應(yīng)用場景已經(jīng)足夠。

“明察秋毫”的相位激光測距法

對那些對測距精度要求較高的應(yīng)用場景，如“空間交匯對接”中最后的接近段等，厘米級的測距精度已經(jīng)不能滿足它們的要求，這時候需要用相位激光測距的方法來測量。

相位激光測距發(fā)射的是經(jīng)過了調(diào)制的連續(xù)激光信號，通過測量回波信號與發(fā)射信號之間的相位差來確定目標的距離。與脈沖激光測距相比，相位式激光測距法有更高的測距精度，其測距精度可以達到毫米級。但是由于相位式測距發(fā)射的激光為連續(xù)波，這使得它的平均功率遠低于脈沖激光的峰值功率，因而無法實現(xiàn)遠距離目標的探測。我們生活中常用的手持式激光測距儀大多都是采用相位激光測距的方法。

“追著你測”的調(diào)頻連續(xù)波激光測距法

如果目標是運動的，除了距離，我們還想知道目標的速度時，該怎么辦呢?隨著航天技術(shù)的發(fā)展，保證航天器能夠安全的軟著陸成為一個重要的問題。單次脈沖激光測距和相位測距法只能獲得目標的距離信息，若要獲得其速度至少需要兩次測量結(jié)果并結(jié)合兩次測量的時間間隔來計算。而這樣計算出來的平均速度的精度遠低于激光多普勒測速雷達的測速精度。

調(diào)頻連續(xù)波激光測距方法可以解決這個問題，它不僅可以測距，還可以測速，因此可以應(yīng)用于相對運動速度較高的目標測距。美國國家航天局NASA于2006年提出的用于重返月球和探測火星的自主著陸和障礙規(guī)避計劃(ALHAT計劃)正是采用了這種測距方法，該雷達于2008年和2010年進行了飛行試驗，取得了不錯的效果。

以上便是此次帶來的激光雷達相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對激光雷達已經(jīng)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!