激光雷达如何按工作介质分类?激光雷达测距方法有哪些?

激光雷达的应用十分广泛，各类需要检测距离的智能设备中都有可能存在激光雷达。为增进大家对激光雷达的认识，本文将对激光雷达的分类以及激光雷达测距的方法予以介绍。如果你对激光雷达具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、激光雷达如何按工作介质分类

1、固体激光雷达

固体激光雷达峰值功率高，输出波长范围与现有的光学元件与器件，输出长范围与现有的光学元件与器件(如调制器、隔离器和探测器)以及大气传输特性相匹配等，而且很容易实现主振荡器-功率放大器(MOPA)结构，再加上效率高、体积小、重量轻、可靠性高和稳定性好等导体，固体激光雷达优先在机载和天基系统中应用。近年来，激光雷达发展的重点是二极管泵浦固体激光雷达。

2、气体激光雷达

气体激光雷达以CO2激光雷达为代表，它工作在红外波段 ，大气传输衰减小，探测距离远，已经在大气风场和环境监测方面发挥了很大作用，但体积大，使用的中红外 HgCdTe探测器必须在77K温度下工作,限制了气体激光雷达的发展。

3、半导体激光雷达

半导体激光雷达能以高重复频率方式连续工作，具有长寿命，小体积，低成本和对人眼伤害小的优点，被广泛应用于后向散射信号比较强的Mie散射测量，如探测云底高度。半导体激光雷达的潜在应用是测量能见度，获得大气边界层中的气溶胶消光廓线和识别雨雪等，易于制成机载设备。目前不止技术公司研制的VP300激光雷达是应用于AGV小车，自主移动机器人，商业服务机器人的典型代表，其探测范围可达50m。

二、激光雷达测距方法有哪些

“激光测距里的千里眼”——脉冲激光测距法

脉冲激光具有峰值功率大的特点，这使它能够在空间中传播很长的距离，所以脉冲激光测距法可以对很远的目标进行测量。很远是有多远呢?目前人类历史上最远的激光测量距离是地球和月亮之间的距离，他们采用的就是脉冲激光测距法。自2019年6月以来，我国天琴计划团队已经多次成功实现地月距离的测量，通过对脉冲飞行时间的精确计时，得到地月距离在351，000 km到406，000 km(椭圆轨道)之间波动。

脉冲激光测距是一种发展十分成熟的测距体制，不仅可以用来对远目标探测，还可以用在数公里甚至数十米测量场景下。目前的汽车自动驾驶中也大多采用这种方法，其测距精度可以达到厘米量级，这对大部分的应用场景已经足够。

“明察秋毫”的相位激光测距法

对那些对测距精度要求较高的应用场景，如“空间交汇对接”中最后的接近段等，厘米级的测距精度已经不能满足它们的要求，这时候需要用相位激光测距的方法来测量。

相位激光测距发射的是经过了调制的连续激光信号，通过测量回波信号与发射信号之间的相位差来确定目标的距离。与脉冲激光测距相比，相位式激光测距法有更高的测距精度，其测距精度可以达到毫米级。但是由于相位式测距发射的激光为连续波，这使得它的平均功率远低于脉冲激光的峰值功率，因而无法实现远距离目标的探测。我们生活中常用的手持式激光测距仪大多都是采用相位激光测距的方法。

“追着你测”的调频连续波激光测距法

如果目标是运动的，除了距离，我们还想知道目标的速度时，该怎么办呢?随着航天技术的发展，保证航天器能够安全的软着陆成为一个重要的问题。单次脉冲激光测距和相位测距法只能获得目标的距离信息，若要获得其速度至少需要两次测量结果并结合两次测量的时间间隔来计算。而这样计算出来的平均速度的精度远低于激光多普勒测速雷达的测速精度。

调频连续波激光测距方法可以解决这个问题，它不仅可以测距，还可以测速，因此可以应用于相对运动速度较高的目标测距。美国国家航天局NASA于2006年提出的用于重返月球和探测火星的自主着陆和障碍规避计划(ALHAT计划)正是采用了这种测距方法，该雷达于2008年和2010年进行了飞行试验，取得了不错的效果。

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