激光雷达。远距离测量用激光规则

自主车辆, 军事等, 大气遥感, 交通监控只是这项多功能技术的一些应用

2022年2月17日 连贯的

激光雷达, 是光探测和测距的缩写吗, 是基于激光的远程测量距离的方法吗, 速度, 还有很多其他的量. 激光雷达的基本原理其实很容易理解. 一束激光脉冲被对准一个物体, 然后测量脉冲到达目标和反弹所花费的时间. 因为我们知道光速有多快,所以时间差就能告诉我们物体离我们有多远.

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不足为奇的是, 自20世纪60年代初以来,军方一直在使用激光雷达来测量到目标的距离. 一开始,这种技术没有很多其他的应用. 但是,多年来,工程师和科学家们意识到激光雷达实际上可以做更多的事情. 让我们看看其中的一些.

激光测绘-从地球上的风暴到火星上的山脉

激光雷达的使用方式与雷达类似,既可用于绘制静止物体,也可用于绘制移动物体. 在这里, 激光束反复扫过物体或区域,直到照亮整个感兴趣的区域. 这样就决定了物体的整体形状.

但, 因为激光的特性, 激光雷达通常提供比雷达更好的分辨率和精度. 换句话说,它能更准确地描绘出物体的形状. 因为这个技术给了我们位置, 高度, 宽度, 以及目标的深度, 扫描激光雷达通常被称为3D扫描激光雷达或仅仅3D激光雷达.

激光雷达扫描/测绘的应用是相当多样化的. 它被用来从轨道卫星上绘制风暴和行星(如火星)的表面. 激光雷达在自动驾驶汽车和高级驾驶员辅助系统中也有巨大的应用潜力,因为它可以提供其他汽车位置和地形特征的准确信息. 相干支持“眼睛安全”激光器的发展,为汽车激光雷达应用与我们广泛的范围 有源和无源光纤 和我们的 锥形二极管激光放大器.

多普勒激光雷达-探测前方风向

除了尺寸、形状和位置,激光雷达还可以测量物体的速度. 这是使用多普勒激光雷达完成的. 这取决于当光被移动的物体反射时的事实, 反射脉冲的频率(颜色)有轻微的变化. 所以测量频移,你就知道速度. 交警使用的雷达枪也是基于同样的原理.

多普勒激光雷达的一个常见应用是测量机场附近的风速. 它也被用于高性能的竞赛游艇,以识别最有利的阵风.

当多普勒激光雷达的目标不是单一的固体物体时, 而是一团水蒸气, 返回的光没有单一的频移. 它实际上是一个频带, 频率带的宽度和形状告诉我们分子在云中移动的速度——换句话说, 温度.

拉曼激光雷达正在寻找大气科学家

当激光脉冲撞击气体分子时,还有一个更微妙的效果. 一个非常非常小的数字(少到十亿分之一)!)分子的频率将改变反射光通过所谓的 喇曼效应.

每个分子都有其产生的特定的频移“指纹”, 这意味着拉曼激光雷达可以用来识别特定的化学物质, 比如水, 甲烷, 和二氧化碳. 这使得拉曼激光雷达系统可以直接进入大气层,远程探测“温室气体”.“这种方法甚至可以提供这些不同化学物质的浓度.

卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology)的一组科学家已经利用了这项技术, Garmisch Partenkirchen, 德国). 他们建造了一个专用的拉曼激光雷达系统,使用了强大的相干雷达 飞跃准分子激光 他们专门为他们的申请修改的. 该系统被放置在祖格斯匹茨山顶附近的一个研究站, 德国最高峰(2964米). 使用它, 该小组测量了远超过20千米高空的水蒸气,并对大气中令人难以置信的80千米高空的温度进行了测量. 这一切都不需要离开舒适的研究站.

激光雷达是一种强大而灵活的技术, 应用范围广泛,如气象学, 太空探索, 汽车, 研究, 和国防. 相干激光, 纤维, 光学元件和更多提供的组合性能, 可靠性, 而且这些装置的动力需要节省.

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