激光雷达发展回顾与趋势分析
时间:2024-04-02
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自20世纪60年代激光雷达被发明以来，激光雷达已经得到了大规模的发展。激光已经成为真正的驱动力，使激光雷达变得便宜可靠，使其比其他传感器技术更具竞争力。激光雷达开始在可见光区域工作（红宝石激光），然后在近红外区域工作（Nd:YAG激光），最后在红外线区域工作（CO2激光）。目前，许多激光雷达工作在对人眼无害的近红外区域（1.5微米）。基于激光雷达原理，OCT、数字全息等许多新技术越来越受到人们的关注。
激光雷达在测绘中的应用主要包括对地球和外来物体的测距、定位和绘图；相干激光雷达在环境应用中有着重要的应用，如风力传感和合成孔径激光雷达的发展；门控成像主要应用于军事、医疗和安全等方面；激光雷达已应用于血管研究和视力矫正。Ghost激光雷达已经以新技术的形式在理论和仿真中得到了应用。激光雷达作为一项重要技术，被自动驾驶仪和无人机广泛应用。它也被警方用来测量速度，以及微软的Kinect sense游戏等游戏。
纵观激光雷达在欧洲、美国、前苏联、日本和中国的发展历史，激光雷达经历了许多发展阶段。从最早的激光测距开始，激光雷达就被广泛应用于军事测距和武器制导，尤其是激光定位（双基地雷达）。进一步的研究导致了基于二维门控监测和设备过程中三维成像技术的激光成像系统的发展。成像系统的发展主要包括：宽量程和跨量程分辨率、单光子敏感阵列、具有多种功能的多频或宽谱激光发射，具有更好的穿透能力，可穿越植物，穿越致密介质进行目标识别等应用。
在民用和军用民用应用中，环境激光雷达技术在大气和海洋遥感研究领域已经成熟，而在许多国家，三维测绘激光雷达已经进入运行状态。随着激光效率的提高，以及更紧凑、更便宜，它为汽车和无人机提供了潜在的应用。自动驾驶汽车的应用可能是激光雷达应用最广泛的商业应用，它大大降低了激光雷达的尺寸、重量和成本。
激光雷达技术在医学上有许多应用，其中之一就是光学低相干层析成像。这项技术源于激光反射镜在眼科研究眼睛结构三维重建的广泛应用。它实现了血管的三维内窥镜检查，并扩展到多普勒三维测速仪。另一个重要的例子是人眼屈光度的折射成像。研究
在激光雷达系统的研究中，出现了许多新的技术和方法，包括多孔和合成孔径、双向操作、多波长或宽带发射激光、光子计数和先进量子技术、无源和有源组合系统、微波和激光雷达组合等。同时，预计相干激光雷达将用于增加获得全场数据的方法。在组件方面，使用有效的多功能激光源、紧凑的固态激光扫描仪、非机械光束控制和整形、灵敏和更大的焦平面阵列、处理激光雷达信息的有效硬件和算法以及高数据率来实现直接和相干检测。
通过比较各国近50年来激光雷达技术的成果，结果表明激光雷达技术及其相关应用仍有广阔的应用前景。
通过比较各国近50年来激光雷达技术的成果，结果表明激光雷达技术及其相关应用仍有广阔的应用前景。
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