一、激光雷達的工作原理 

激光雷達是一種雷達係統，是一種主動傳(chuan) 感器，所形成的數據是點雲(yun) 形式。其工作光譜段在紅外到紫外之間，主要發射機、接收機、測量控製和電源組成。工作原理為(wei) ：首先向被測目標發射一束激光，然後測量反射或散射信號到達發射機的時間、信號強弱程度和頻率變化等參數，從(cong) 而確定被測目標的距離、運動速度以及方位。除此之外，還可以測出大氣中肉眼看不到的微粒的動態等情況。激光雷達的作用就是精確測量目標的位置（距離與(yu) 角度）、形狀（大小）及狀態（速度、姿態），從(cong) 而達到探測、識別、跟蹤目標的目的。

普通激光雷達光學掃描器部分

二、激光雷達的現狀及應用 

激光技術從(cong) 它的問世到現在，雖然時間不長，但是由於(yu) 它有：高亮度性、高方向性、高單色性和高相幹性等幾個(ge) 極有價(jia) 值的特點，因而在國防軍(jun) 事、工農(nong) 業(ye) 生產(chan) 、醫學衛生和科學研究等方麵都有廣泛的應用。LiDAR技術在西方國家發展相對成熟，已經投入商業(ye) 運行的激光雷達係統（主要指機載）主要有Optech（加拿大）、TopSys（法國）和Leica（美國）等公司的產(chan) 品。 

1.軍(jun) 事方麵的應用 

目前，在水雷探測激光雷達、化學試劑探測激光雷達、大氣監測激光雷達、生化陸戰激光雷達等方麵已經有了很大的成就。另外，中國的攻擊激光雷達已經相當的先進，包含著世界最尖端的五大核心技術：激光材料研究的突破、激光輻射材料物理機理及成像圖譜研究的突破、一次性快速跟蹤定位控製技術的突破、高密度能量可逆轉換載體(ti) 材料的突破、激光成像技術的突破。 

2.測風方麵的應用 

多普勒測風激光雷達具有高分辨率、高精度、大探測範圍、能提供晴空條件下三維風場信息的能力。多普勒測風激光雷達利用光的多普勒效應，測量激光光束在大氣中傳(chuan) 輸及其回波信號的多普勒頻移來反演空間風速分布。主要有相幹（外差）探測和非相幹（直接）探測兩(liang) 種方式。 

3.氣象方麵的應用

       我國已經建立12個(ge) 沙塵暴長期觀測站，首次形成全國性的沙塵暴監測網絡。可以通過先進的觀測、模擬和衛星遙感的聯合研究，查明中國沙塵暴發生的確切源地，科學地分辨氣象、氣候條件變化等自然因素和沙漠化土地增加等人為(wei) 因素對沙塵暴的影響，為(wei) 準確預警、預報沙塵暴，製定全麵高效的防治計劃提供科學依據。 

4.醫學方麵的應用 

美國能源部所屬的Oak Ridge國家實驗室開發出一種集成了激光和雷達係統的係統，這種係統可以減輕燒傷(shang) 病人的痛苦。研究人員希望這種同頻連續波激光雷達映射係統，可以從(cong) 病人身體(ti) 上去除壞死的皮膚和肌肉。這種新係統可以對燒傷(shang) 病人的體(ti) 表組織進行三維的激光雷達定位探測，以確定損害程度。利用探測定位結果，激光可以自動除去壞死的組織以利於(yu) 新組織生長。 

5.水土保持監測中的應用 

目前，全國由於(yu) 建設開發的影響，給水土流失治理帶來很大的難度，據調查，全國每年由於(yu) 開發建設使水土流失麵積達到1.00×104平方千米由以上。由於(yu) 激光雷達在測量精度上比傳(chuan) 統方法測量結果要精細許多，更真實、可信；而且，可詳細反映所測場地的形態，輕鬆實現三維建模，從(cong) 而真正實現了非接觸式測量，大大減少了外業(ye) 工作量，降低了外業(ye) 危險；並且可對開挖邊坡、崩崗、山體(ti) 滑坡等許多形式的水土流失進行測量，使傳(chuan) 統水土保持走上“精耕細作”之路。 

三、激光雷達的發展趨勢 

1.星載激光雷達 

星載LiDAR以衛星作為(wei) 平台，其運行軌道高、觀測範圍廣、觀測速度快，受地麵背景、天空背景影響小，具有高分辨率、高靈敏度的特點，幾乎可以觸及世界的每一個(ge) 角落，為(wei) 三維控製點和數字地麵模型（DEM）的獲取提供了新的途徑，在國防或是科學研究等領域都具有十分重大的應用價(jia) 值和研究意義(yi) 。星載LiDAR還具有觀察整個(ge) 天體(ti) 的能力，實現天體(ti) 測繪、全球信息采集、全球環境監測、農(nong) 業(ye) 林業(ye) 資源調查、大氣結構成分測量等。此外，星載LiDAR在植被垂直分布測量、海麵高度測量、雲(yun) 層和氣溶膠垂直分布測量以及特殊氣候現象監測等方麵也可以發揮重要作用。目前，國際上發展的星載激光雷達有：美國的NASA/LaRC星載差分吸收雷達、月球觀測Clementine係統、火星勘探者的MOLA-2係統、觀測空間小行星的NRL係統、地球觀測的GLAS係統、後向散射雷達ATLID。研究和解決(jue) 星載Li-DAR的關(guan) 鍵技術，建立起自己的星載LiDAR係統，將會(hui) 是我國激光雷達的重要的發展方向。 

2.戰場偵(zhen) 察激光雷達 

激光雷達有可能成為(wei) 重要的偵(zhen) 察工具和手段。美國雷西昂公司正在試驗使用GaAA激光行掃描傳(chuan) 感器製造ILR100成像激光雷達，此設備可以安裝在商性能飛機和無人機上，在120-460米的高空執行偵(zhen) 查任務。偵(zhen) 查的影像可實時地傳(chuan) 送到飛機上的陰極射線管顯示器上或通過數據鏈路直接發送至地麵接受站。 

3.測風激光雷達 

測定風速對研究氣候變化、提高天氣預報的精度、監測機場氣流、優(you) 化飛機航線以及在軍(jun) 事、火箭發射等方麵具有非常重要的意義(yi) 。目前來看，2μm左右的全固化相幹激光雷達及發射在紫外波段的非相幹激光雷達將是未來發展的重點。 

4.激光雷達尋的器 

激光雷達可以提供以距離和強度為(wei) 基礎的高分辨率影像，使空地武器具有自主精確製導能力。激光雷達尋的器能形成目標的三維影像，確保準確地識別目標。目前，美國空軍(jun) 賴特實驗室與(yu) 海軍(jun) 聯合開展了一項基於(yu) 固態激光雷達演示計劃，目的就是完成激光雷達尋的器和自主式捕獲目標。激光雷達尋的器將會(hui) 安裝在AGM-130、聯合空地遠程導彈上，以提高自主製導的能力和打擊精度。 

四、結論 

由於(yu) 激光雷達是一種代價(jia) 小、效果好、使用範圍廣的遙感手段，相信將來會(hui) 應用得更為(wei) 廣泛。特別是“嫦娥一號”奔月以來，對我國發展星載激光雷達是個(ge) 巨大促進。