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激光雷达基本工作原理
资料介绍
一、激光雷达的核心定义与组成
激光雷达（Light Detection and Ranging，LiDAR）是一种通过发射激光束探测目标位置、速度等特征量的主动遥感探测技术，融合了激光技术、光电探测技术、信号处理技术与定位定姿技术，能够高精度获取目标的三维空间信息，被广泛应用于自动驾驶、测绘、环境监测、无人机航测等领域。
一套完整的激光雷达系统主要由四个核心模块组成：
1. 激光发射模块：负责产生并发射激光脉冲，核心部件是激光器，常用的激光器类型有半导体激光器、光纤激光器、固体激光器等，决定了激光的波长、脉冲宽度和重复频率。
2. 光学接收模块：负责接收被目标反射回来的激光回波信号，核心部件包括接收光学镜头和光电探测器，能够将微弱的光信号转换为可处理的电信号。
3. 信号处理与控制模块：对回波电信号进行放大、滤波、模数转换，计算激光飞行时间，结合扫描角度信息生成目标点云数据，同时控制系统各模块的同步工作。
4. 扫描与定向模块：通过机械转动、MEMS微振镜、光学相控阵等方式改变激光的发射方向，实现对探测区域的覆盖扫描，同时结合GNSS、IMU等定位定姿设备获取激光雷达自身的位置和姿态信息。
二、激光雷达的核心工作原理
激光雷达的核心工作逻辑基于两个基础物理原理：光的直线传播和光速恒定，通过测量激光从发射到接收的飞行时间，计算得到激光雷达与目标之间的距离，再结合激光的发射角度，最终解算出目标点的三维空间坐标。
（一）距离测量的基本原理
激光雷达测量距离主要有两种主流技术方案：飞行时间法（Time of Flight, ToF）和三角测距法，两种方法适用于不同的应用场景。
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