一文讀懂什么是激光雷達

01激光雷達的定義

激光雷達的本質(zhì)是一種以激光為輻射源的主動探測器，通過測距和測角來實現(xiàn)探測目的。激光雷達LiDAR（Light Detection and Ranging）是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱，另外也稱 LADAR（Laser Detection and Ranging）。

在了解激光雷達之前，首先要清楚什么是激光，以及什么是雷達。

激光LASER（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是原子受激輻射產(chǎn)生的光，故名激光。其英文全稱描述了激光的主要制作過程：原子中的電子吸收能量后從低能級躍遷到高能級，再從高能級回落到低能級的時候，所釋放的能量以光子的形式放出。被激發(fā)出來的光子束即為激光，其中的光子光學(xué)特性高度一致。因此激光相比普通光源，激光單色性、方向性好，亮度更高。

雷達是Radar的音譯，源于radio detection and ranging的縮寫，意思為“無線電探測和測距”，即用無線電發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定它們的空間位置。所以，廣義的雷達是指利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備。

任何物體只要有溫度，就能輻射電磁波，溫度越高，波長越短。所以雷達所利用的電磁波可以來自探測目標(biāo)也可以來自于自身?；谶@個維度，雷達可分為主動探測雷達和被動探測雷達。

電磁波包含很多種類，按照頻率從低到高的順序排列為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線及γ射線。無線電波是電磁波的一種。頻率大約為30,000,000KHz（30GHz）以下，或波長大于1mm的電磁波，由于它是由振蕩電路的交變電流而產(chǎn)生的，可以通過天線發(fā)射和吸收故稱之為無線電波。

探測方式的主被動以及探測源類型對雷達的性能有著至關(guān)重要的影響，甚至決定著其定義。了解了探測方式的主動被動以及探測源類型之后，我們對激光雷達的理解將更為透徹：激光雷達是以激光為探測源的主動探測器。

02激光雷達的發(fā)展

激光雷達是在光電輻射和電磁雷達的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1916年猶太裔物理學(xué)家愛因斯坦確定了電磁輻射和光電輻射的量子性，預(yù)言了激光的存在。1937年瓦特成功研制第一臺機載電磁雷達。前者奠定了激光雷達發(fā)射和接收的技術(shù)基礎(chǔ)，后者奠定了激光雷達整機裝備整合的技術(shù)基礎(chǔ)。

20世紀60年代，能量集中、高強度、窄波束的激光被制造出來，提高了雷達探測靈敏度及和作用距離。1961年，激光器出現(xiàn)不久，主動式的激光測距儀便誕生了。

近50年來，計算機和微電子技術(shù)的發(fā)展促進了激光輻射源的小型化、高效化。探測器和數(shù)據(jù)處理芯片結(jié)合，讓雷達技能探測又能進行信號處理。

軟件方面，數(shù)據(jù)庫與多模傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)、人眼安全的高重復(fù)頻率且低能量短脈沖激光技術(shù)等等的發(fā)展，讓激光雷達在集成化、小型化、多功能化、可靠性方面取得了長足的進步。

小智整理了不同階段激光雷達具備的特點：

隨著人類步入信息化社會，光電子信息技術(shù)在人類生活中扮演的角色越來越重要，激光雷達的應(yīng)用也越來越廣泛。激光雷達的發(fā)展趨勢，也從人控走向智能，大型走向微型，單一探測向多傳感器融合發(fā)展。

03激光雷達的特性

硬件特性決定產(chǎn)品特性。激光雷達的探測源為激光，激光與其他波段的光有著不同的特性，且激光雷達的探測方式為主動式。因此，激光雷達的產(chǎn)品性能才具備了獨特的特性。比如，相較于微波雷達，激光雷達輻射源的波長更短，波束更窄。相較于攝像頭，激光雷達更少受環(huán)境光影響，可以全天候工作。

近年來，人工智能等技術(shù)、5G等技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，激光雷達的應(yīng)用也越來越廣泛，激光雷達也隨著自動駕駛的風(fēng)口逐步從幕后走向臺前，固態(tài)激光雷達、機械式激光雷達、轉(zhuǎn)鏡式激光雷達等不同種類的雷達相繼出現(xiàn)在不同的應(yīng)用場景中，便捷著人類的生活。銳馳智光也將不斷自主創(chuàng)新，致力于為合作伙伴提供更好用的激光雷達。

審核編輯：湯梓紅