什么是激光雷達(dá)？激光雷達(dá)可以為人類生活帶來哪些影響？【科普篇】

激光雷達(dá)相比傳統(tǒng)雷達(dá)，以精確的時間分辨率、精準(zhǔn)的空間分辨率、超遠(yuǎn)的探測距離等特點成為了先進的主動遙感工具，它的高精度測量功能使其可以達(dá)到精確測距、測速、跟蹤、探測等，在民用、軍用領(lǐng)域開始普遍使用，具有廣闊的發(fā)展前景。

什么是激光雷達(dá)？

激光雷達(dá)以激光束為信息載體，利用相位、振幅、頻率等來搭載信息，并將輻射源頻率提高到光頻段，能夠探測極微小的目標(biāo)。它是現(xiàn)代光學(xué)的前沿技術(shù)，涉及到物理學(xué)的多個學(xué)科領(lǐng)域，融合了傳統(tǒng)雷達(dá)和現(xiàn)代激光的優(yōu)點，是一種主動遙感的先進技術(shù)產(chǎn)物。

激光雷達(dá)可以為人類生活帶來哪些影響？

激光雷達(dá)將激光光學(xué)和大氣光學(xué)有效結(jié)合，協(xié)調(diào)融合了傳統(tǒng)雷達(dá)、光機電一體化和電算等前沿技術(shù)，對物理學(xué)的各大領(lǐng)域都有所涉及，是物理學(xué)的前沿應(yīng)用技術(shù)之一。目前激光雷達(dá)家族龐大，分類標(biāo)準(zhǔn)也很多，可以按搭載激光器、功能用途、探測技術(shù)等標(biāo)準(zhǔn)進行不同的分類。

由于激光雷達(dá)的分辨率和靈敏度高、抗觀測背景的干擾性強，能夠?qū)崿F(xiàn)全天時觀測，可以廣泛應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測、地形測繪、高空探測、軍事應(yīng)用、民用汽車等領(lǐng)域。

激光雷達(dá)方向性強、相干性高、單色性強，在氣象領(lǐng)域發(fā)展迅速。可以用來偵測氣溶膠、空中云霧、海洋和平流層風(fēng)場、溫室氣體、溫濕度變化等，提供精確的實時數(shù)據(jù)，為空中飛行提供保障，為氣象研究、天氣預(yù)報和大氣模型建模提供數(shù)據(jù)依據(jù)，對全球氣候變遷、碳循環(huán)的研究和預(yù)測提供引導(dǎo)。比如，探測可吸入顆粒物和云-氣溶膠濃度，可用后向散射激光雷達(dá)；測量海洋風(fēng)場、平流層風(fēng)場的風(fēng)切變、風(fēng)速等信息，可用多普勒激光雷達(dá)，觀測溫室氣體和污染氣體的濃度和分布，可用差分吸收雷達(dá)。

在海洋探測方面，激光雷達(dá)的機載、船載平臺以及水下平臺，可以探測淺海以及海中的海浪動向、油污污染、油氣儲備等等。一般的激光水深測量器常用于對淺海、難以航行水域、復(fù)雜島礁地區(qū)進行探測。例如，空載的海洋激光雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)快速掃描，反饋分析后獲得詳細(xì)的淺海地貌，相比聲納測量技術(shù)，測量效率和測量質(zhì)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)提高。

利用激光雷達(dá)脈沖波的穿透性，可以對森林領(lǐng)域進行探索。通過分析脈沖波的回波波形數(shù)據(jù)，可以得到森林地形的三維結(jié)構(gòu)，測算林木高度、冠層結(jié)構(gòu)等重要參數(shù)，估算森林生物數(shù)量，還可以發(fā)覺地下墓冢、建筑物等等，為其他林業(yè)研究、考古研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

激光雷達(dá)方向性強、角分辨高、工作波短，能對距離、速度、角度等參量完成精確測量，且空間無大氣衰減和散射，激光雷達(dá)的體積輕、重量小、能耗低，其在空間領(lǐng)域也得到了發(fā)展。近十年來，激光雷達(dá)已在星體激光測度儀、航天器對接和著陸導(dǎo)航、飛行器成像等空間領(lǐng)域、航空器領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

涉及軍事領(lǐng)域，激光雷達(dá)可用于戰(zhàn)場監(jiān)察、情報收集、障礙躲避、敵向探測、武器導(dǎo)航、精準(zhǔn)打擊等。比如，利用激光雷達(dá)的深水探測技術(shù)對潛艇、水雷等水下目標(biāo)進行掃描、偵察。激光雷達(dá)在軍事領(lǐng)域，不論是微觀的單兵定位，還是宏觀的戰(zhàn)場監(jiān)控，都有其用武之地。

在汽車應(yīng)用發(fā)面，激光雷達(dá)不僅精度高、可見范圍遠(yuǎn)，也不怕霧雨天，自然成為無人駕駛汽車的靠譜之選。一般汽車選用的觀測工具為攝像頭或普通雷達(dá)（無線電雷達(dá)），攝像頭的精度高、可見范圍遠(yuǎn)，但是害怕霧雨天；普通雷達(dá)不怕霧雨天，但是精度低、可見范圍短。而激光雷達(dá)正綜合了二者的優(yōu)點，可以在駕駛過程中360°無死角的掃描周圍環(huán)境。