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激光雷达的工作原理

激光雷达的工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到的三维立体图像。激光雷达基本的工作原理与无线电雷达没有区别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度，这是、也是直接探测型雷达的基本工作原理。未来激光雷达将朝着固态化、小型化、低成本化的趋势发展，只有这样低成本的激光雷达，我们才能更早的普及自动驾驶汽车。

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激光雷达跟传统雷达原理上有什么不同，它有什么比较显著的优点吗？

传统激光雷达，要通过提高能量和提高接收望远镜的面积来实现，但激光好在哪？我通过单光子的操作，可以降低它的噪声水平和提高它的工作效率。实现过去传统上通过能量提高和望远镜口径提高，来实现性能上的提高。后面我们通过超导的办法，能够把它非常弱小的信号检测出来，我们的提取和检测都基本上做到较好，这就是基本上目前技术条件下，我们能想象出来的激光雷达极限。从工作原理上讲，与微波雷达没有根本的区别，但相对于微波雷达，具有分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、低空探测性能好、体积小质量轻等特点。

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）。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。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。

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。