激光雷達(LiDAR,發(fā)音為萊達)機載激光雷達是一種主動式對地進行三維直接觀察和測量的技術(shù),因此我們可以使用它晝夜工作。隨著計算機技術(shù)、GPS和其自身技術(shù)的發(fā)展和完善,機載激光雷達最近幾年受到了越來越多的重視。
LiDAR(萊達)是從英文短語Light Detection And Ranging中提取出來的。我們望字生意,很容易把萊達(LiDAR)與雷達(RADAR)聯(lián)系起來。而Light Detection And Ranging與Radiowave Detection And Ranging確實是一對孿生兄弟。在雷達中,我們采用的是無線電波,而在萊達中,我們采用的是激光器發(fā)射的可見和近紅外光波,在大氣和環(huán)境研究中,也會采用其它波段的光波。因此,有時我們又將萊達稱作激光雷達。
激光雷達工作原理:
激光雷達的工作原理與雷達非常相近。由激光器發(fā)射出的脈沖激光由空中入射到地面上,打到樹木上,道路上,橋梁上,房子上,引起散射。一部分光波會經(jīng)過反射返回到到激光雷達的接收器中。接收器通常是一個光電倍增管或一個光電二極管,它將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺涗浵聛怼M瑫r由所配備的計時器記錄下來同一個脈沖光信號由發(fā)射到被接收的時間T。
于是,就能夠得到由飛機上的的激光雷達到地面上的目標物的距離R為: R = CT/2。這里C代表光速,是一個常數(shù),即C=300,000公里/秒。
激光雷達每一個脈沖激光的距離分辨率(maximum range resolution)也可由以下公式給出:
⊿R = C/2·(tL+tN+tW) 這里,tL代表激光脈沖的長度,tN代表接收器電子器件的時間常數(shù),tW代表激光與目標物體的碰撞時間常數(shù)。對于一個Q-開關(guān)的Nd:YAG激光器,它的脈沖常數(shù)是10納秒,接收器電子器件的時間常數(shù)stN一般是50納秒到200納秒,激光與目標物體的碰撞時間常數(shù)tW較小,一般忽略不計。因此,距離分辨率⊿R一般在7.5米到30米。