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概述

LiDAR(Light Detection and Ranging)，是激光探测及测距系统的简称，另外也称Laser Radar 或LADAR(Laser Detection and Ranging) 。

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用激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统、接收系统 、信息处理等部分组成。发射系统是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器以及光学扩束单元等组成；接收系统采用望远镜和各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等组合。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法按照探测的原理不同可以分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光、多普勒等激光雷达。

LIDAR基本原理

light detection and ranging简称LIDAR,一般称为激光雷达。如图1所示，LIDAR是一种主动测量方式，主要有激光发射部分、接收部分组成、信号处理部分组成。（相机就是一种被动式测量，只有信号接收和信号处理组成，LIDAR具有信号发射部分，所以受外界影响很小）。从LIDAR名称可以发现LIDAR的两个主要基本功能是测距和探测。下面分别说一下测距和探测的原理。

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测距原理

LIDAR的首要工作就是测距，探测是在测距的基础上进行的。

LIDAR是利用发射和接收激光脉冲信号的时间差来实现对被测目标的距离测量，测距公式为：
$$
R = c*t/2
$$

时间获取的方法主要脉冲法和相位法。

脉冲法（time of flight, TOF）就是利用被测目标对激光脉冲的漫反射作用，通过接收和发射端的计时，来获取时间差。这种方法容易受到脉冲宽度和计数器时间分辨率的影响，测距很短的情况下，一个微小的时间偏差对于测距精度影响都很大，所以这种测距方法精度不是很高，但是工作方式简单，效率高，适合于精度要求不高的场景。

相位法（phase difference），通过测量连续的调制波在待测距离上往返传播一次所产生的相位差，间接测定激光信号所传播的时间。相位法测距是根据波的周期性进行测距的，所以这里很重要的一点就是如何获取光波的整周期数，一般来说相位法测距精度可达到毫米级，优于脉冲法。

几何测距法