7、LiDAR技术全面解析

LiDAR技术全面解析

1. 激光的相干性

激光具有良好的时间相干性和空间相干性。当光通过不同路径相遇时所具有的相干性称为时间相干性，而空间中不同点发出的光的相干性则称为空间相干性。激光由受激辐射形成，每个发光中心发出的光波的传播方向、振动方向、频率和相位完全一致，所以激光具备优秀的时间和空间相干性。

2. LiDAR的功能与原理

2.1 基本概念

LiDAR（Light Detection and Ranging）即光探测与测距，是一种用于定位和测量空间中物体距离的光学测量方法。其原理与雷达方法类似，但它不使用微波，而是采用紫外线、红外线或可见光。

2.2 测距原理

光（激光）脉冲发射到接收到反射光的持续时间与检测系统和被检测物体之间的距离成正比。当光速约为3,000,000 km/s（在空气中），距离为50 m时，测量持续时间约为$3\times10^{-7}$ s或333 ns，计算公式如下：
$r = \frac{c \times tof}{2}$
其中，$r$ 是距离（m）；$c$ 是光速（$3\times10^{8}$ m/s）；$tof$ 是持续时间（s）。

由于发射的光脉冲必须在发射器和接收器之间的距离上往返两次，所以$tof$ 代表物体距离的两倍。如果一个测量通道中有多个物体，使用相应的评估方法也可以获取多个物体的信息。

2.3 影响因素

• 大气衰减 ：当大气衰减增加（如因雾），单个脉冲会从空气中的水滴反射，根据雷达系统的光学设计，这可能导致接收器饱和，无法进