激光雷达的工作原理
激光雷达=激光发射器+激光接收器+信息处理系统+伺服控制系统+操控显示终端
（激光雷达组成示意图（简化版））
激光雷达的工作原理，是通过激励源周期性的驱动激光器发射激光脉冲，激光调制器通过光束控制器控制发射激光的方向、线数等，通过发射光学系统将激光发射出去，同时光电探测器负责接收激光束经过目标反射后的回波，产生接收信号，利用一个稳定的石英时钟对发射时间与接收时间做差，经由信息处理模块计算并输出测量距离、角度、发射强度等信息。利用信号处理软件系统对这些属性信息进行综合处理，从而获取目标的表面形态、物理属性等特性，进行各种数据分析或建立物体模型。
激光雷达测距原理公式
R ——传感器到被测采样点之间的距离
C ——光速
T ——激光脉冲从激光器到被测采样点的往返传输时间。（ps：测量时间差又有3种不同的方法，分别是脉冲检测法、相干检测法和相移检测法。）
测量时间差的3种方法
脉冲检测法 ——建立辆个寄存器，形成二级寄存器。在时钟触发中，首先把被测数据送入第一个寄存器中，然后在下一个时钟上沿到来时，将第1个寄存器中的数据存入第2个寄存器，也就是说第2个寄存器中的数据始终比第1个寄存器晚1个周期，即晚1个数据，然后再将第1个寄存器中的数据取反与第2个寄存器的数据相与，产生的数存入一个新的寄存器里，这样产生的结果是当第1个寄存器中的数据（注意：不是被测数据）由1变为0时（即下降沿），就会在新的寄存器里产生一个高电平，并维持1个周期；如果是检测上升沿，则是将第2个寄存器取反，然后与第1个寄存器值相与，结果存入新的寄存器中，这样将会在被测数据的上升沿时，新的寄存器里产生一个高电平。
相干检测法 ——利用光的相干性对光载波所携带的信息信号进行检测和处理。只有采用相干性好的激光器作为激光源才能实现相关处理。
相移检测法 ——设立两个缓存器，一个用于储存数据阵列中每一行的电荷总量累加值，一个用于数据阵列中每一列的电荷总量累加值。通过公式对两个值进行计算，将处理后的输出信号与原有光信号位置进行对比得出相位差。
激光发射光源
目前激光发射光源主要有半导体激光器、半导体泵浦的固体激光器和气体激光器等。
半导体激光器 ——以半导体材料如砷化镓、砷化铟、锑化铟等为工作物质的激光器，其激励方式主要有电注入式、光泵式和高能电子束激励式。
半导体泵浦固体激光器 ——综合了半导体激光器和固体激光器的优点，通过泵浦激光工作物质，输出光束质量好、时间相干性和空间相干性好的泵浦光，具有体积小、重量轻等特点。
气体激光器 ——输出波长范围较宽，气体的光学均匀性好，因此光束稳定性好。
激光雷达接受单元
激光雷达的接收单元由接收光学系统、光电探测器、放大器和信息处理模块等组成，完成信号脉冲接收、光电转变、信号放大和信息处理功能。对激光接收器的基本要求是高灵敏度、高探测率和低虚警率。
提高激光接收器性能的主要方法是探测方式和探测器的选择。目前常用基于内光电效应的雪崩光电二极管作为光电探测器，具有体积小、可靠性高等优点。
（图片源于网络）
激光雷达的划分
①按照扫描线数进行划分，激光雷达可分为单线激光雷达和多线激光雷达。
②按照成像方式进行划分，激光雷达可分为一维、二维、三维。
一维激光雷达 ——主要用于测距。
二维激光雷达 ——主要用于轮廓检测、区域监控等。
三维激光雷达——主要用于三维建模，可用于高精度地图、移动机器人、无人驾驶等。
③按照发射的波形和数据的处理方式划分，激光雷达可分为脉冲激光雷达和连续波激光雷达、脉冲压缩激光雷达和成像激光雷达等。
④按照扫描方式划分，激光雷达可分为扫描和非扫描。
扫描 ——有机械扫描、电学扫描和二元光学扫描几种选择（ps：机械扫描能够进行大视场扫描，也可以达到很高的扫描速率，是目前应用最多的一种方式。）
非扫描 ——采用多元探测器，作用距离较远。
激光雷达技术特点
A）不能穿透云层、雨滴或者稠密的烟雾，对天气环境有要求。
B）覆盖范围广、精度高、频率快、环境适应性好。
C）获得信息丰富。
D）与立体视觉相比，可直接返回被侧物体到激光雷达的距离，测量距离更加直接且准确。
E）数据量大，离不开后续处理。
F）能够识别周围环境中障碍物的各种属性，如可跨越的（植被）、不可跨越的（岩石、树木等）、潜在的负障碍（悬崖、山涧等）。
G）抗干扰能力强，隐蔽性好，不受无线电波干扰。
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