激光雷达.ppt

LiDAR Sensor ******* ***** ********** Radio Detection And Ranging（无线电探测及测距） 以微波和毫米波为载波，由发射机、天线和接收机等部分组成。 Light Detection And Ranging（激光探测及测距） 以激光为载波，以光电探测器为接收器件，以光学望远镜为天线，俗称“激光雷达”。 Radar LiDAR 发射系统 接收系统 信号处理及控制 目标 2.基本组成： 1.工作原理： 传感器发射激光束打到目标物体上并反射回来，接收器准确地测量出光脉冲从发射到被反射回的传播时间，光速已知，就可得到从激光雷达到目标点的距离。 若激光束不断地扫描目标物，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，就可得到精确的三维立体图像。 至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定。 3.作用： 能精确测量目标位置（距离和角度）、运动状态（速度、振动和姿态）和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。 典型Lidar基本框图： 激光电源 激光调制 光束控制 发射光学天线 接收光学天线 激光器 探测器 制冷 前置放大器 主放大器 信号处理 模数转换 主处理器 距离信息 速度信息 角度信息 目标图像信息 通信系统 屏幕显示 伺服系统 目标物体 核心 理论 基础 发射 系统 接收 系统 信息 处理 运载 平台 体积 重量 工作 模式 第一代 经典理论 气体激光，传统光学系统 单元探测器，脉冲体制，直接接收 单元电路，模拟电路 地基为主，车载为辅 分立元件，大 单一波长，单一模式 第二代 量子理论 气体/固体/半导体激光，光机扫描 SPITE器件，线列探测器，外差接收 单元电路，数字电路，成像显示 车/机载为主，星载为辅 分立元件，单元模块，中等 双色、多光谱，主被动复合 第三代 光子探测，统计理论 DPSS发射，电子扫描，非扫描 面阵探测器，外差接收 集成模块，DSP芯片，成像显示 车/机载，弹/星载 功能部件，MOEMS，小 多波长复合，多功能模块，智能化模块 第四代 光子探测，纳米物理 阵列发射，微光学系统 微光学系统，焦平面阵列探测器，光纤导光 硬软件融合，系统级芯片，高分辨率，成像显示 植入生物体 系统级芯片，极小 全波段复合，光电全模复合，测通控一体化，多模复合模块 分类 优点 1 2 3 应用前景 侦察用成像激光雷达 化学/生物战剂探测激光雷达 障碍回避激光雷达 大气监测激光雷达 制导激光雷达 水下探测激光雷达 空间监视激光雷达 机器人三维视觉系统 典型应用：用于测绘的机载Lidar系统 工作原理： 结合Lidar测距，从GPS得到激光器的位置和从INS惯性导航仪得到的激光发射方向，就可以准确计算出每一个地面光斑的X、Y、Z的坐标。而后通过扫描，可获得一定地域范围的DEM(数字高程模型)。 Displacement： Self-mixing interference P≈ P0 [1+mcos(2πΔL/λ)] m=2(r3/r2) ln(R1R2) (a) Loudspeaker, 657 Hz, vertical scale 1.2 μm div?1, timescale 200 μs div?1. (b) Very low feedback regime C1, vertical scale 2 mV div?1. (c)Weak feedback C≈1, vertical scale 10 mV div?1. (d) Moderate feedback C1, vertical scale 20 mV div?1. v Doppler Frequency: F=2nvcosθ/λ Velocity：Doppler Frequency 24.3kHz Thank you！ 激光雷达传感 * 激光雷达的基本技术源自微波雷达，二者并无本质区别，原理框图也十分类似。传统雷达是以微波和毫米波为载波的雷达。激光雷达以激光为载波，波长比微波和毫米波短得多。 * 工作原理，基本组成与传统雷达十分相似，但是激光雷达具有很多优势是传统雷达达不到的。 * 矩形虚线框内的结构是激光雷达的技术核心，包括发射系统和接收系统。 * 图表表示的是各代激光雷达的粗略特点，并指出正在发展的第四代激光雷达的特点。半个世纪以来，从激光雷达的理论基础、收发技术和信息处理等方面的发展特征综合分析，激光雷达已发展了三代半。 * 激光共有一百多种，可以按照各种方式分类