激光雷達(dá)無處不在！從氣象學(xué)到考古學(xué)等各種領(lǐng)域

在激光發(fā)明后不久，Hughes Aircraft公司在1961年推出了第一個用于衛(wèi)星跟蹤的激光雷達(dá)系統(tǒng)。

近年來，自動駕駛汽車的發(fā)展促進(jìn)了激光雷達(dá)的發(fā)展，產(chǎn)生了比以往任何時候都更小、更強(qiáng)大、更實惠的激光雷達(dá)解決方案。除了自動駕駛汽車，激光雷達(dá)技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于從氣象學(xué)到考古學(xué)等各種領(lǐng)域。

NASA用激光雷達(dá)測量雪深

激光雷達(dá)的首次廣泛應(yīng)用是在氣象學(xué)領(lǐng)域。美國國家大氣研究中心使用激光雷達(dá)來監(jiān)測云層和測量污染，NASA仍在使用激光雷達(dá)進(jìn)行氣象觀測，從太空追蹤全球氣候。

一個歷史性的挑戰(zhàn)是從太空測量雪的深度，傳統(tǒng)的攝像系統(tǒng)不能提供關(guān)于圖像深度的信息。為了解決這個問題，NASA的科學(xué)家們轉(zhuǎn)向了激光雷達(dá)。2022年4月20日，一支科學(xué)家團(tuán)隊宣布了一種使用ICESat-2激光雷達(dá)直接測量雪深度的方法。

當(dāng)光子進(jìn)入雪中，它會四處反彈并被散射，直到最后被ICESat-2再次收集。研究人員建立了這種行為模型，開發(fā)了一個獨特的方程，可以找到光子在雪中傳播的平均距離，雪的深度就是平均距離的一半。

NASA科學(xué)家聲稱，利用這項新技術(shù)，ICESat-2提供了更先進(jìn)的監(jiān)測方案和有關(guān)氣候變化對冰蓋影響的數(shù)據(jù)。

激光雷達(dá)揭示古代定居點

5月下旬，德國考古研究所的一組研究人員宣布，他們使用激光雷達(dá)技術(shù)在亞馬遜河有了一個意想不到的考古發(fā)現(xiàn)。

為了在亞馬遜發(fā)現(xiàn)古代文明的遺跡，研究團(tuán)隊將激光雷達(dá)帶到天空。該團(tuán)隊在一架直升機(jī)上安裝了激光雷達(dá)傳感器，隨后飛越了雨林和綿延的草原。直升機(jī)的激光雷達(dá)發(fā)出的激光脈沖能夠穿透茂密的雨林，并為研究小組提供了一份詳細(xì)的3D地圖，顯示樹木下的森林曾經(jīng)存在了什么。

在《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文中，該團(tuán)隊描述了他們前所未有的發(fā)現(xiàn)：一個存在于前哥倫布時代的低密度、相互連接的城市定居點。在激光雷達(dá)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的26個定居點中，有11個是以前沒被發(fā)現(xiàn)的。這些發(fā)現(xiàn)促使研究人員重新評估他們對古代文明的理解，因為這種低密度的城市擴(kuò)張此前在亞馬遜或南美洲其他任何地方都不為人知。

接下來，研究小組相信，在激光雷達(dá)的引導(dǎo)下進(jìn)行挖掘可以發(fā)現(xiàn)更多的考古遺址，尤其是在熱帶雨林等難以穿越的地形上。

新的激光雷達(dá)測速方法

激光雷達(dá)最受歡迎的應(yīng)用之一仍然是自動駕駛汽車。Baraja是一家激光雷達(dá)解決方案公司，在今年5月10日展示了一種名為光譜掃描激光雷達(dá)的新技術(shù)。光譜掃描激光雷達(dá)被認(rèn)為是業(yè)界第一款能夠測量移動物體速度的逐點多普勒激光雷達(dá)。

傳統(tǒng)的激光雷達(dá)在幀到幀的基礎(chǔ)上估計速度，而Baraja使用的是隨機(jī)調(diào)制連續(xù)波(RMCW)，這樣系統(tǒng)可以從波的相位/頻率調(diào)制信號中獲取信息，以確定其速度。這種技術(shù)也被稱為零差探測，實現(xiàn)物體距離和速度的同時測量。

Baraja公司稱，激光雷達(dá)可以為3D地圖添加更多的背景信息，為自動駕駛汽車提供更安全、更全面的駕駛體驗。

激光雷達(dá)進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域

雖然激光雷達(dá)首次亮相于飛機(jī)公司和美國宇航局，但現(xiàn)在它已經(jīng)非常常見，甚至出現(xiàn)在iphone上用于增強(qiáng)現(xiàn)實。事實上，根據(jù)聯(lián)合市場研究公司(Allied Market Research)的數(shù)據(jù)，2019年全球激光雷達(dá)市場價值為7.02億美元，到2027年將躍升至29億美元。

審核編輯 ：李倩