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激光雷达的工作原理与雷达非常相近,以激光作为信号源,由激光器发射出的脉冲激光,打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上,引起散射,一部分光波会反射到激光雷达的上,根据激光测距原理计算,就得到从激光雷达到目标点的距离,脉冲激光不断地扫描目标物,就可以得到目标物上全部目标点的数据,用此数据进行成像处理后,就可得到的三维立体图像。激光雷达基本的工作原理与无线电雷达没有区别,即由雷达发射系统发送一个信号,经目标反射后被接收系统收集,通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。至于目标的径向速度,可以由反射光的多普勒频移来确定,也可以测量两个或多个距离,并计算其变化率而求得速度,这是、也是直接探测型雷达的基本工作原理。
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下面简略地介绍它们的工作原理:
就的激光成像雷达而言,首先,
激光器发射具有一定峰值功率的光脉冲,通过一个扫描光学系统,这个光学系统一方面能对激光光束准直,也就是把光源发射的激光的束散角按要求修正成需要的光束形状,而且在一定空间范围内按一定规律扫描。扫描器每扫到一定位置,就发射光脉冲,并几乎同时接收目标返回的回波脉冲。每个回波脉冲应该携带了目标的信息,例如,对静止的目标,携带的目标被照射点的距离信息,还有就是由目标反射特性等因素决定的反映在回波强度上的目标信息。如果是运动目标,还可以提取目标的运动速度等信息。目标的方位信息是由扫描器的瞬时位置决定的。
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激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收,测距仪同时记录激光往返的时间。-和往返时间的乘积的一半,就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 10厘米左右。另外,此类测距仪的测量盲区一般是1米左右。
激光测距是光波测距中的一种测距方式,如果光以速度c在空气中传播在a、b两点间往返一次所需时间为t,则a、b两点间距离d可用下列表示。
d=ct/2
式中:
d——测站点a、b两点间距离;
c——速度;
t——光往返a、b一次所需的时间。
由上式可知,要测量a、b距离实际上是要测量光传播的时间t,根据测量时间方法的不同,激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。典型的是wild的di-3000、真尚有的ldm30x 。
需要注意,测相并不是测量红外或者激光的相位,而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。建筑行业有一种手持式的激光测距仪,用于房屋测量,其工作原理与此相同。
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