以“光”为媒感知世界，探寻激光雷达的光学奥秘

LiDAR系统可以使用扫描反射镜，多束激光或其它的方式“扫描”物体空间。借助其精确的测距能力，LiDAR 能够用于解决许多不同的问题。

在遥感应用中，LiDAR系统用于测量散射，吸收，或大气中的颗粒或原子的再发射。在这些应用中，对激光束的波长可能会有专门的要求。可以用来测量特定分子种类在大气中的浓度，例如甲烷和气溶胶含量。而测量大气中的雨滴则可以用来估计风暴距离和降水概率。

LiDAR还能够用于确定测量目标的速度。这可以通过多普勒方法或快速连续测距来实现。例如，可以使用LiDAR系统测量风速和车速。

另外，LiDAR系统能够用于建立动态场景的三维模型，这是自动驾驶中会遇到的情形。这可以通过多种方式来实现，通常使用的是扫描的方式。

LiDAR 技术中的挑战

在可实现的LiDAR系统中存在一些众所周知的挑战。这些挑战根据LiDAR系统的类型有所不同。以下是一些示例：：

• 隔离和抑制发射光束的信号——探测光束的辐射亮度通常远大于回波光束。必须注意确保探测光束不会被系统自身反射或散射回接收器，否则探测器将会因为饱和而无法探测外部目标。
• 发射端与预定目标之间的大气杂质会产生虚假回波——这些大气杂质产生的虚假回波可能会非常强烈，以至于无法可靠的检测到来自预定目标物的回波信号。
• 可用光功率限制——更高功率的光束可以提供更高的精度，但也更加昂贵。
• 扫描速度——激光光源的工作频率可能对人眼造成危害并引发安全问题，然而我们可以通过其他方法来缓解这个问题。例如，固态LiDAR能够在不威胁人眼安全的波长下运行，并且还能照亮更广阔的区域。
• 来自附近其他LiDAR装置的信号串扰可能会干扰目标信号。当前所面临的挑战在于如何区分来自周边其他LiDAR设备的信号，而各种信号调制和隔离方法也正在积极研发中。
• LiDAR系统的成本和维护——这类系统相比一些替代技术所使用的传感器类型更加昂贵，当然持续不断的开发工作也在积极进行，为满足其大规模使用的需要而开发生产成本更低的系统。抑制非目标对象的回波——类似于抑制之前提到的大气虚假信号。但是这也可能会出现在空气质量良好的情况下。应对这一挑战通常涉及在不同的目标距离处，以及在LiDAR接收器的视场范围之内使光束尺寸尽可能更小。