激光技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合便是激光雷達(dá)，絕對的“高”科技產(chǎn)品。激光雷達(dá)的工作原理與雷達(dá)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)過反射返回到激光雷達(dá)的接收器中，接收器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，記錄下來，同時通過計時器記錄同一個脈沖光信號由發(fā)射到被接收的時間。

激光雷達(dá)技術(shù)產(chǎn)品種類繁多，性價比高，在我國眾多行業(yè)領(lǐng)域得到“大”規(guī)模應(yīng)用，尤其是環(huán)境監(jiān)測、電力、汽車、城市規(guī)劃、鐵路、林業(yè)、礦山、海岸線、考古等領(lǐng)域。隨著計算機技術(shù)、GPS和其自身技術(shù)發(fā)展和完善，激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用最近幾年受到了越來越多的重視。

激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈拓?fù)鋱D

 

在三維建筑模型中的應(yīng)用

三維建筑模型是“數(shù)字城市”發(fā)展的重要基礎(chǔ)信息之一，而激光雷達(dá)技術(shù)可以快速完成三維空間數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用前景廣闊。
搭載機載激光雷達(dá)系統(tǒng)通過無人機飛行可以快速完成地面三維空間地理信息的采集，經(jīng)過處理便可得到具有坐標(biāo)信息的影像數(shù)據(jù)，再利用激光進行三維建筑建模技術(shù)形成了三維地形模型。最后，為了表達(dá)真實的城市面貌對三維建筑模型進行紋理貼圖，通過手動粘貼和紋理映射兩種兩種方法最終達(dá)到了反映城市現(xiàn)狀的目的。 

在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

利用激光雷達(dá)可以探測氣溶膠、云粒子的分布、大氣成分和風(fēng)場的垂直廓線，對主要污染源可以進行有效監(jiān)控。當(dāng)激光雷達(dá)發(fā)出的激光與這些漂浮粒子發(fā)生作用時會發(fā)生散射，而且入射光波長與漂浮粒子的尺度為同一數(shù)量級，散射系數(shù)與波長的一次方成反比，米氏散射激光雷達(dá)依據(jù)這一性質(zhì)對氣溶膠濃度、空間分布及能見度的測定，完成對大氣污染物分布的觀測。

 

大氣探測成像圖

在油氣資源勘察中的應(yīng)用

在油氣藏上方的近地表處，存在許多可用現(xiàn)有遙感手段捕捉到的烴類物質(zhì)微滲漏異常信息，而且也存在著因油氣壓造成的烴類氣體擴散異常現(xiàn)象。利用遙感直接探測油氣藏上方的烴類氣體異常，是一種直接而快捷的油氣勘查方法，所采用的遙感技術(shù)，是目前己用于大氣監(jiān)測、氣體化學(xué)分析等方面的激光雷達(dá)技術(shù)。由于激光雷達(dá)是激光技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，有著許多獨特的特性，并隨著這項技術(shù)的理論研究逐步深入和應(yīng)用技術(shù)逐漸成熟和提高，將其用于油氣直接勘查已成為可能?？梢灶A(yù)言，激光遙感的時代不久將到來。

 

在進行氣象研究中的應(yīng)用

基于電磁能量會從目標(biāo)反射回來的檢測原理，激光雷達(dá)成為氣象研究的一種非常重要的儀器。斯坦福研究所開發(fā)的第一個比較原始的儀器設(shè)計清楚地表明了激光雷達(dá)的應(yīng)用，如通過雨水或底層的云的結(jié)構(gòu)探測云和霧層的位置，上升限度的高度。激光雷達(dá)回波可以清楚的從低海拔地區(qū)觀察到一個清晰的連續(xù)氣溶膠層，而這對于肉眼來說是不可見。SRI Mark III的激光雷達(dá)，對稀薄的卷云的檢測展示了一個更高的水平。它表明一個很高的峰值功率可以穿透云層，同時形成反射。利用這種現(xiàn)象在不同海波高度觀察時就可以證明幾個不同層的卷云的存在。 

 

城市大氣污染監(jiān)測

在自動泊車技術(shù)中的應(yīng)用

由于城市擁擠、泊車位緊張，輔助駕駛系統(tǒng)發(fā)展迅速，自動泊車系統(tǒng)能輔助駕駛員進行泊車，減輕駕駛員操作強度，提高泊車的安全性，具有重要的研究意義。自動泊車系統(tǒng)一般在汽車前后四周安裝感應(yīng)器，這些感應(yīng)器既可以充當(dāng)發(fā)送器，也可以充當(dāng)接收器。它們會發(fā)送激光信號，當(dāng)信號碰到車身周邊的障礙物時會反射回來。然后，車載計算機會利用其接收信號所需時間確定障礙物的位置。

目前的泊車系統(tǒng)多采用超聲測距儀作為車位檢測的傳感器，精度有限，且不能用于垂直泊車。以智能車為平臺，設(shè)計并實現(xiàn)了基于激光雷達(dá)的自動泊車系統(tǒng)，改進了泊車方法，可以安全順利的完成常見的路邊平行泊車及垂直泊車入庫任務(wù)。

 

在ACC主動巡航技術(shù)中的應(yīng)用

汽車在行駛過程中，駕駛員可設(shè)定預(yù)期車速，系統(tǒng)基于激光雷達(dá)的車輛跟蹤與識別算法結(jié)合車輛矩形投影及速度特征識別車輛，得到前車的確切位置，如果發(fā)現(xiàn)前車減速或監(jiān)測到新目標(biāo)，系統(tǒng)就會發(fā)送執(zhí)行信號給發(fā)動機或制動系統(tǒng)來降低車速，使車輛和前車保持一個安全的行駛距離。當(dāng)前方道路沒車時又會加速恢復(fù)到設(shè)定的車速，雷達(dá)系統(tǒng)會自動監(jiān)測下一個目標(biāo)。主動巡航控制系統(tǒng)代替司機控制車速，避免了頻繁地取消和設(shè)定巡航控制，使巡航系統(tǒng)適合于更多的路況，為駕駛者提供了一種更輕松的駕駛方式。

 

主動巡航系統(tǒng)可自動變道超車

在汽車自動剎車技術(shù)中的應(yīng)用

高致死率的汽車交通事故推動了自動緊急制動系統(tǒng)發(fā)展。自動緊急制動系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)由一個嵌入格柵的雷達(dá)、一個安裝于車內(nèi)后視鏡前端的攝像頭及一個中央控制器組成。雷達(dá)監(jiān)測汽車前方的物體和距離，而攝像頭探測物體類型。高清攝像頭監(jiān)測行人和自行車運動軌跡。中央控制控制器監(jiān)測全局信息并分析交通狀況。當(dāng)出現(xiàn)狀況時發(fā)出警示信號提醒司機，若司機未能及時做出反應(yīng)，系統(tǒng)也將強制控制車輛制動。

 

在無人自駕技術(shù)中的應(yīng)用

無人自駕汽車時代已經(jīng)來臨。“環(huán)境感知+導(dǎo)航定位”造就激光雷達(dá)的核心地位。其名為“激光雷達(dá)系統(tǒng)”在車頂安裝四個可旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)傳感器，持續(xù)向四周發(fā)射微弱激光束，從而實時勾勒出汽車周圍360度3D街景，同時結(jié)合360攝像頭以幫助汽車觀察周圍環(huán)境，系統(tǒng)將收集到的信息進行分析，區(qū)分恒定不變的固體（車道分隔，出口坡道，公園長椅等）以及不斷移動的物體（受驚的小鹿，行人，迎面而來的車輛等），并將所有的數(shù)據(jù)都匯總在一起，再根據(jù)密歇根大學(xué)開發(fā)的算法判斷周圍環(huán)境，從而做出相應(yīng)的反應(yīng)。

 

激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于無人駕駛汽車

 

在車?？焖俪尚图夹g(shù)中的應(yīng)用

激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)的快速成型技術(shù)主要應(yīng)用于樣件汽車模型的制作和模具的開發(fā),這項技術(shù)能夠較大的縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了開發(fā)的成本,，并且能夠使新產(chǎn)品的市場競爭力得到了提高。還能夠應(yīng)用在汽車的零部件上，多用于分析和檢驗加工的工藝性能、裝配性能、相關(guān)的工裝模具以及測試運動特性、風(fēng)洞實驗和表達(dá)有限元分析結(jié)果的實體等。利用激光雷達(dá)的非接觸式測量、高精度、檢測速度快等特點，在汽車車身的三維檢測和開發(fā)設(shè)計過程中,激光雷達(dá)得到了廣泛的應(yīng)用。利用激光雷達(dá)測量得到車身的點云數(shù)據(jù),對車身進行逆向設(shè)計,將點云數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，然后進行曲線、曲面、實體模型的重構(gòu)，最終實現(xiàn)車身模型重現(xiàn)的目的。

 

車?？焖俪尚?/p>

在智能交通信號控制中的應(yīng)用

在城市重要交通路口信號控制系統(tǒng)中集成一個地面三維激光掃描系統(tǒng)，通過激光掃描儀對一定距離的道路進行連續(xù)掃描，獲得這段道路上實時、動態(tài)的車流量點云數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理獲得車流量等參數(shù)，根據(jù)對東西向和南北向車流量大小的比較以及短暫車流量預(yù)測，從而自動調(diào)節(jié)東西向和南北向信號燈周期。

 

智能交通信號控制

在交通事故勘察中的應(yīng)用

運用三維激光掃描儀對事故現(xiàn)場進行三維掃描，現(xiàn)場取證，掃描儀的數(shù)據(jù)能夠生成事故現(xiàn)場的高質(zhì)量圖像和細(xì)節(jié)示意圖，便于后期提取調(diào)查和法庭審理。調(diào)查表明，用三維激光掃描儀采集事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)平均每次減少90分鐘的道路封閉時間。

激光雷達(dá)技術(shù)有著這么廣闊的應(yīng)用市場，致使國內(nèi)眾多企業(yè)紛紛涉足其中。國內(nèi)主要激光雷達(dá)廠商（如下表格）。

 

（數(shù)據(jù)來源：Laser Manufacture News）

安裝激光雷達(dá)的汽車

根據(jù)Laser Manufacture News最新報告顯示，得益于無人駕駛汽車市場規(guī)模的爆發(fā)，預(yù)計2020年全球激光雷達(dá)市場可“上”100億的市場規(guī)模。我們有理由相信，激光雷達(dá)一定會以高、大、上的姿態(tài)在我國“數(shù)字城市”、大氣環(huán)境監(jiān)測檢測、油田勘探、城市智能交通、無人駕駛等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，特別是未來的無人駕駛汽車領(lǐng)域。

在《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》中提出：突破車用傳感器等先進汽車電子的產(chǎn)業(yè)鏈短板，培育具有國際競爭力的零部件供應(yīng)商，著力推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵零部件研發(fā)，重點支持傳感器等核心技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

激光+雷達(dá)的“春天”來了。