现代化激光雷达系统如何适用于各行各业的传感

激光器雷达不是已经存在了几十年吗？我们提高激光雷达系统性能和降低功率预算的能力在许多应用程序中已经接近使用它们的意义，但这些应用程序以前根本无法满足需求。20世纪90年代的微机电系统（MEMS）就像革命一样，今天的激光雷达越来越小。

最近的技术进步开始了以数字形式捕捉物理世界的前所未有的方法。其中一种方法是光探测和测距，或激光雷达。AD7714AR-5激光雷达技术已被广泛应用于许多应用和行业；应用范围从地理调查到3D结构映射和对象识别。工业包括制造自动化、安全、农业等。所有这些应用和行业都使用激光雷达来降低成本，创造更安全的环境，提高效率，甚至做以前不可能做的事情。为了更好地了解激光雷达的影响，更重要的是了解这项技术是什么，之前使用了什么，激光雷达实际上允许我们测量什么，做什么。

在最基本的层面上，激光雷达是一个从物体上反射光线来检测它们的系统。这可以归结为系统的发射部分发出的光，以及测量反射光返回时间的接收部分。这恰好是传统雷达系统的工作方法，但有一个非常重要的区别——激光雷达系统的波长比最短的雷达长一万倍。

激光器雷达有什么不同？

更短的波长能让我们做雷达做不到的事吗？更短的波长使我们能够看到更高分辨率的图像。这是由于物理限制，测量不能比测量的图像更准确。即使你有软件和信号处理的技巧，你也可以很好地表达一些东西，只有当你使用长波长来做到这一点。使用短波长的激光雷达，我们可以扫描环境中的物体及其特征，而不仅仅是知道位置、粗略尺寸和速度。

想象一下，试着在一个陌生的黑暗房间里导航。当它被照亮时，你通常比它移动得更慢。你会用手触摸周围的物体，知道它在哪里。采取同样的场景，戴上乳胶手套、园林手套或拳击手套。每一副手套在各自的应用中都很有价值，但是在黑暗中试图导航的时候却没有那么多。

激光器雷达不是已经存在了几十年吗？什么是新的？

雷达已经成功使用了几十年，并且将继续无价，但是现在我们有一个额外的工具，它将使我们能够进一步扩展我们感知世界上事物的能力。到目前为止，激光雷达仅限于大型和昂贵的应用(例如特殊的测量设备)或更小和更简单的应用(例如执法部门使用的速度检测设备)。

高性能激光雷达系统必须符合某些标准。举例来说，发射部分需要3A至5A高峰脉冲激光40ns至80ns，为了让它对汽车有吸引力——激光驱动终于接近这些感兴趣的指标，让LIDAR的这一部分成为现实。其他因素包括小型高效电源管理、子系统的集成、廉价的高速数据处理和复杂的软件，用于理解所有这些数据。我们提高激光雷达系统性能和降低功率预算的能力在许多应用程序中已经接近使用它们的意义，但这些应用程序以前根本无法满足需求。因为这种接近临界质量，所以降低了成本、在提高性能的同时，大小和功率需求的集体努力正在加速对该解决方案的吸引力。

20世纪90年代的微机电系统（MEMS）就像革命一样，今天的激光雷达越来越小、更便宜、更加通用。在充分发挥其对其它系统和子系统的潜力之前，激光雷达和MEMS都需要很长时间。MEMS尽管是在20世纪50年代开发的，但是因为它的成本、尺寸、在很多系统中，功率需求和性能从来都不是一个实用的选择。直到20世纪90年代，工艺技术已经成熟到足以满足需求，MEMS只有这样，才能传播到以前从未梦想过的应用。类似地，激光雷达(20世纪60年代初开发)现在才准备满足类似的需求。

目前，设计和制造高性能激光雷达系统的各种因素正在发生变化。这些额外的因素有助于激光雷达满足其固有的限制，例如降低成本.解决尺寸和功耗问题，提高整体性能。开始探索激光雷达应用的其他领域是有意义的，因为这些因素有助于激光雷达技术提高性能，降低开发成本。

激光器雷达允许我们做我们以前从未做过的事？

想象一下，当一个系统可以在更容易实现的价格点扫描表面时，可以开发出什么样的新技术。以下是激光雷达系统应用的一些最新创新:

1.娱乐

娱乐圈的一个好消息是，我们可以用数字绘制复杂的风景或对象，从而在我们所知道的现实和软件生成的现实之间进行更加无缝的互动。比如在电影或者视频游戏中，这就允许人类演员流畅3。D动作捕捉被转录为虚构的宇宙。直到现在，这个宇宙依赖于昂贵的套装(传达有限的运动信息)或带有传感器的自制动画(根据需要的细节，可能既慢又贵)。

2.地理调查

激光雷达在地理测量中的应用已经有一段时间了，但是随着这些系统的范围和分辨率的增加，研究人员可以找到不可行的古代遗址进行步行调查。不断减小的尺寸和成本也使其对民用土地测量和工程更具吸引力。与传统的土地测量方法相比，它在速度上更快、准确性、在灵活性和安全性方面具有优势。

3.结构和土木工程

在建造建筑物时，激光雷达可以用来实时监控施工进度，将这些测量值与当前原理图进行比较，并允许更新这些原理图。我们也可以扫描现有的结构，以便更好地理解随着时间的推移完整性的演变，这将使我们能够更恰当地评估装修或重建的需求。

4.运输

自动驾驶的灵丹妙药是增加低成本激光雷达系统，以补充目前测量车辆周围环境的仪器套件。激光雷达信号允许自主系统测量雷达无法测量的详细表面特征(从而识别物体)，并比传统视觉系统更好地穿透天气障碍物。

5.安全

传统上用激光雷达系统装备简单的“我面前有东西吗？”传感器可以知道如何在安全的情况下和什么时候做出反应。当类似人类的物体进入其路径，而不是设计用于处理的物体时，处理重物的机械臂会做出更敏感的反应。

6.农业

多年来，人们一直在使用简单的传感器来检测筒仓中的谷物水平、作物状态、燃料水平等。这些方法通常无法捕捉到更深层次的背景，例如谷物倒入筒仓时形成的土堆形状及其测量位置(最高、最低、平均或任意点)如何影响存储的利用效率？目前，使用传统方法捕捉这些信息的唯一方法是使用多个传感器，这本身就有分辨率限制，同时增加了制造成本。随着时间的推移，整个农作物的生长可以通过精细的细节捕捉到，可以提供重要的数据，可以实时为未来的农作物提供栽培实践信息。激光雷达还可以帮助优化农作物收割中自动机械的运动。

7.自动化

对物理结构的准确理解为机器人技术带来了巨大的价值，机器人能够更加准确、对各种尺寸和几何形状的物体进行更合适的处理。这可以涉及任何制造或仓库环境的重复处理或分拣。有了这些额外的信息，制造中不必要的严格公差也可以放宽，从而节省生产和质量控制的成本。

前面讨论的应用程序是目前正在开发或开发的应用程序。就像人类的努力一样，不可能知道激光雷达等技术的其他创造性和有用的方法。

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