激光雷达技术及其应用综述
一、激光雷达的概念
激光雷达（LIDARLightDetectedA
dRa
gi
g）是一套复杂的光机系统，它结合了光源、光电探测等技术，有时还包括计算机图象处理技术，能够同时获得方位、俯仰角度、距离、强度等信息，特别适合用于森林结构的估计、城市建设、工业、农业、航空航天等领域。1一个典型的激光雷达结构示意图，如图1所示。激光雷达是一种主动式遥感探测设备，从工作原理来说，它只是把传统微波雷达的光源变成了激光：向被测目标发射激光信号然后接收反射回来的信号、并与发射信号进行比较作适当处理后就可获得目标的有关信息。
激光雷达不同于机器视觉技术，使用的是更为精确的激光光源和光电传感器，而机器视觉多是使用普通相机摄像头探测和CCD或CMOS作为图像传感器。激光雷达可以实现较大测量范围内的3D立体探测，但易受环境天气因素影响；使用微波（毫米波）雷达的机器视觉探测技术，立体测量范围有限、精度不高，但抗干扰性强、测量距离远。
光电探测设备
光学成像系统
信息处理系统
激光光源
决策模块
图1典型激光雷达系统结构
二、激光雷达的关键技术
21光源技术激光雷达系统中使用的光源，目前主要是CO2激光器，半导体激光器LD和以Nd：YAG
为主的固体激光器。较远测程数百米以上的二极管激光成像雷达对其辐射源的要求一是具有足够高的输
出功率二是具有足够窄的发射波束。目前商品化的二极管激光器虽可分别达到10W的平均功率和衍射极限的波束质量但同一器件却难以同时满足这两项要求。一种可能的途径是采用面发射分布反馈SEDFB的二极管激光器阵列和微光学MOC准直技术。一个40阵列采用微透镜组13cm×10cm孔径得到05～075mrad发散度的10W连续输出功率。当然为了实现这样的准直效果必须对微光学系统进行精心设计加工使其达到1μm的绝对准直精度采用激光辅助化学腐蚀工艺制造微光学系统可以满足这一要求。在具体设计时必须对孔径尺寸波束发散度和输出功率进行合理的折衷2。22传感器的选择
如果说激光源是激光雷达的“发射机”，那么光电探测器就是“接收机”。类似雷达系统的接收机，光电探测器可选择如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管APD、红外和可见光多元探测器件等3。
从激光源发射的脉冲只有小部分光子到达了光电探测器的有源探测区域4。若大气衰减不会随着脉冲路径发生变化，则激光的光束发散角可忽略不计，照明点小于目标，入射角度
f为零，反射为完全漫反射，r