激光雷達(dá)的歷史

激光雷達(dá)自從60年代被發(fā)明以來就得到了大規(guī)模的發(fā)展。激光器成為了真正的武器，使得激光雷達(dá)價(jià)格低廉，可靠性高，使其比其它傳感器技術(shù)更具競爭力。先在可見光區(qū)域使用激光雷達(dá)(紅寶石激光器)，然后才是外區(qū)近紅外區(qū)(Nd: YAG雷射光器)，最后才是紅外區(qū)域(CO2激光器)。當(dāng)前，許多激光雷達(dá)工作在對(duì)人眼無傷害的近紅外區(qū)域。1.5微米)。OCT、數(shù)字全息等新技術(shù)在激光雷達(dá)原理的基礎(chǔ)上得到了越來越多的關(guān)注。

它用于測繪，主要是對(duì)地、地、地物體的測距、定位和繪圖；它在環(huán)境應(yīng)用中有重要應(yīng)用，如風(fēng)力探測和合成孔徑激光雷達(dá)的研制；門控成像技術(shù)主要應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、安全等領(lǐng)域；激光微雷達(dá)在血管研究和眼科視力矯正方面的應(yīng)用。在理論與仿真方面，鬼激光雷達(dá)已經(jīng)應(yīng)用到了新技術(shù)上。作為一項(xiàng)重要技術(shù)，激光雷達(dá)應(yīng)用于自動(dòng)駕駛汽車和無人飛行器上，也被警察用于測量速度，還用于諸如微軟 Kinect體感游戲等游戲。

圖9.早期激光測距儀開發(fā)的例子.(a)愛立信 LRF第一臺(tái)測試設(shè)備(1965年);(b)瑞典海軍使用 LRF (1968年);(c)手持LP-7級(jí)手持式LP-7;(d) LRF KTD 2-2 (極地， USSR);(e) LRFBD-1 (801研究所， USSR);(f)FrantiCO2 TEA LRF.

綜觀激光雷達(dá)在歐洲、美國、前蘇聯(lián)、日本和中國的發(fā)展歷程，激光雷達(dá)經(jīng)歷了從最早的激光測距到現(xiàn)在，使它在軍事領(lǐng)域的測距和武器制導(dǎo)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，特別是激光定位(雙基地雷達(dá))。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于二維門控監(jiān)控的激光成像系統(tǒng)，以及設(shè)備上的三維成像技術(shù)。它的發(fā)展主要包括：較大范圍、跨距分辨率、單光子敏感陣列和具有多種功能的多頻或?qū)捁庾V發(fā)射激光，更好的穿透能力，穿越植物，穿越密集介質(zhì)，目標(biāo)識(shí)別等應(yīng)用。

從民用及軍民兩用領(lǐng)域看，大氣和海洋遙感環(huán)境激光雷達(dá)已經(jīng)技術(shù)成熟，而在多個(gè)國家的三維測繪激光雷達(dá)也已投入使用。由于激光變得更加有效，而且更小、更便宜，這就為汽車和無人機(jī)提供了潛在的應(yīng)用，在自動(dòng)駕駛汽車上可能成為激光雷達(dá)中最廣泛的商業(yè)應(yīng)用，從而大大降低了其尺寸、重量以及成本。

在醫(yī)學(xué)上，激光雷達(dá)技術(shù)有許多應(yīng)用，其中光學(xué)低相干斷層掃描就是一例，源于激光反射儀廣泛應(yīng)用于眼結(jié)構(gòu)的三維重建，實(shí)現(xiàn)血管的三維內(nèi)窺鏡研究，擴(kuò)展到多普勒三維速度計(jì)，另一個(gè)重要例子是人眼屈光度折射成像研究。

研究激光雷達(dá)系統(tǒng)時(shí)，隨之而來的是多孔直徑、合成孔徑、雙向操作、多波長或?qū)挵l(fā)射激光、光子計(jì)數(shù)和先進(jìn)量子技術(shù)、復(fù)合被動(dòng)和主動(dòng)系統(tǒng)、組合微波和激光雷達(dá)等。與此同時(shí)，也期待著用激光相干雷達(dá)使人們更多地獲取全場數(shù)據(jù)。就部件而言，有效的多功能激光源、緊湊的固態(tài)激光掃描器、非機(jī)械光束控制與整形、靈敏的焦平面陣列、高效的硬件及激光雷達(dá)信息處理算法和高數(shù)據(jù)速率的算法等，直接以及相干探測。

圖10. FSU激光雷達(dá)電光系統(tǒng)。(a)海軍激光雷達(dá)系統(tǒng)(基輔)的兩個(gè)甲板裝置之一，(b)配備激光雷達(dá)監(jiān)視和滅火控制系統(tǒng)(基輔)的多通道 CM,(c)精密測距和角度測量系統(tǒng)(阿爾泰光學(xué)激光中心)。

經(jīng)過50年的對(duì)比，各國近50年的發(fā)展成果，證明激光雷達(dá)技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用仍然具有廣闊的應(yīng)用前景