激光雷达LiDAR的基本原理

激光雷达LiDAR的基本原理

激光雷达（LIDAR）是一种集成激光、全球定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS）的高科技装置，其核心原理是通过激光的发射、反射和测量，精确地获取空间数据，进而生成高精度的数字地形模型（DEM）或水下DEM。

激光雷达的精确度源于多种技术的协同作用：激光自身的高测距精度，通常能达到厘米级别；GPS提供精确的位置信息；而惯性测量单元（IMU）确保了系统在运动中的稳定性和时间同步。随着技术进步，商业化的GPS和IMU使得在移动平台上，如飞机上，获取高精度的LIDAR数据变得普遍可行。

LIDAR系统的基本组成部分包括一个发射窄带激光的单束激光器和一个接收器。激光器发射一束光脉冲，脉冲击中物体后反射回来，接收器测量这个光脉冲往返的时间。由于光速已知，通过光速与时间的乘积，可以计算出距离。结合激光器的高度、扫描角度、GPS提供的激光器位置和INS提供的发射方向，可以精确计算出每个地面光斑的三维坐标（X、Y、Z）。

激光发射频率可从每秒几个脉冲到几万个脉冲不等，例如，一个每秒一万次发射的系统在一分钟内可以记录到60万个数据点。通常，LIDAR系统在地面上的光斑间距控制在2-4米范围内，确保了数据的密集度和精度。

扩展资料
工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，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。