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激光雷达在海洋探索和渔业资源监测

近年来，环境问题广受大家关注，而对海洋环境的保护已成共识，海洋激光雷达作为一种***的海洋探索与监测手段，已经成为主流。

激光雷达与海洋生物相关的应用主要体现在渔业资源调查和海洋生态环境监测两方面。↑激光雷达LiDAR示意图车用激光雷达工作原理就是蝙蝠测距用的回波时间（TimeofFlight，缩写为TOF）测量方法。前者常采用蓝绿脉冲光作为激发光源，通过对激光回波信号的识别提取以获得鱼群分布区域和密度信息，结合偏振特征分析可对鱼群种类进行识别；后者常采用海洋激光荧光雷达，通过对激光诱导目标物发射的荧光等光谱信号的探测分析以获得海洋浮游生物及叶绿素等物质的种类和浓度分布信息。

激光雷达是如何成像的？

“盲人摸象”走完首步，我们已经成功的找到了“大象”的位置和距离，下一步我们该如何知道“大象”的样子呢？这就是激光雷达的成像过程要解决的问题。简单的理解，激光雷达三维成像其实就是在测出目标各点距离的基础上，同时获得每个点与雷达之间的水平角和俯仰角，这样我们就得到目标三维信息了。在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达不仅能测距，而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等，已成功地用于人造的测距和跟踪。按照目标各点三维信息的获取方式，激光成像体制主要有扫描式激光成像和面阵式激光成像。

激光雷达的原理与结构

与雷达原理相似，激光雷达使用的技术是飞行时间（TOF， Time of Flight）。技术上来讲，目前传统激光雷达技术已经很成熟，而固态激光雷达和混合固态激光雷达尚处于起步阶段，因此各企业当前在自动驾驶汽车使用的激光雷达，多以机械式激光雷达为主。具体而言，就是根据激光遇到障碍物后的折返时间，计算目标与自己的相对距离。激光光束可以准确测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离，这些轮廓信息组成所谓的点云并绘制出3D环境地图，精度可达到厘米级别，从而提高测量精度。

想象一下，当发出光脉冲时启动秒表，然后当光脉冲返回时停止计时器。通过测量激光的“飞行时间”，并且知道脉冲行进的速度，就可以计算距离。光以每秒30万千米的速度传播，因此需要非常高精度的设备来产生关于距离的数据。