解析激光雷達(dá)發(fā)展歷程及趨勢(shì)

自上世紀(jì)60年代激光被發(fā)明不久，激光雷達(dá)就大規(guī)模發(fā)展起來(lái)。激光成為真正的推動(dòng)者，使得激光雷達(dá)變得既便宜又可靠，使得與其他傳感器技術(shù)相比更具有競(jìng)爭(zhēng)力。激光雷達(dá)開(kāi)始在可見(jiàn)光區(qū)域工作(紅寶石激光器)，而后是近紅外區(qū)(Nd:YAG激光器)，最后是在紅外區(qū)域(CO2激光器)。目前，很多激光雷達(dá)工作在對(duì)人眼無(wú)害的近紅外區(qū)域(?1.5 μm)�；诩す饫走_(dá)原理，OCT和數(shù)字全息等許多新的技術(shù)逐漸受到重視。

激光雷達(dá)應(yīng)用于測(cè)繪主要有測(cè)距、定位以及地球及地外物體的圖形繪制；相干激光雷達(dá)在環(huán)境應(yīng)用有重要應(yīng)用，例如風(fēng)力傳感以及合成孔徑激光雷達(dá)的開(kāi)發(fā);門(mén)控成像主要應(yīng)用于軍事、醫(yī)療以及安全方面;激光微雷達(dá)在血管研究以及眼科視力矯正方面得到了應(yīng)用。鬼激光雷達(dá)已經(jīng)以新技術(shù)的形式應(yīng)用在理論和模擬方面。激光雷達(dá)作為一種重要的技術(shù)，應(yīng)用在自動(dòng)駕駛汽車(chē)和無(wú)人飛行器方面，它也被警方用來(lái)測(cè)量速度，以及游戲中，比如微軟的Kinect體感游戲。

縱觀激光雷達(dá)在歐洲、美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本和中國(guó)的發(fā)展歷史，激光雷達(dá)經(jīng)歷了許多發(fā)展階段，從最早的激光測(cè)距，使得其在軍事方面的測(cè)距和武器制導(dǎo)上有廣泛的應(yīng)用，尤其是激光定位(雙基地雷達(dá))。進(jìn)一步的研究導(dǎo)致了基于二維門(mén)控監(jiān)測(cè)的激光成像系統(tǒng)以及正在裝備過(guò)程中的三維成像技術(shù)的發(fā)展。成像系統(tǒng)的發(fā)展主要包括：更大范圍以及跨距離的分辨率、單光子敏感陣列以及具有多種功能的多頻率或?qū)捁庾V發(fā)射激光，更好的穿透能力、穿越植物、穿越密集的介質(zhì)而進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別等應(yīng)用。

在民用以及軍民兩用方面，在大氣和海洋遙感研究方面環(huán)境激光雷達(dá)已經(jīng)技術(shù)成熟，而在很多國(guó)家三維測(cè)繪激光雷達(dá)已經(jīng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。隨著激光的效率越來(lái)越高，而且也更小巧、更便宜，這為汽車(chē)以及無(wú)人機(jī)提供了潛在應(yīng)用，在自動(dòng)駕駛汽車(chē)方面的應(yīng)用可能是激光雷達(dá)最為廣泛的商業(yè)應(yīng)用，這極大的減小了激光雷達(dá)的尺寸、重量以及造價(jià)。

激光雷達(dá)技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面有很多應(yīng)用，其中一個(gè)例子是光學(xué)低相干斷層掃描，這個(gè)技術(shù)起源于激光反射儀在眼科中研究眼睛結(jié)構(gòu)的三維復(fù)原方面的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)血管的三維內(nèi)窺鏡研究，擴(kuò)展到多普勒三維測(cè)速儀，另一個(gè)重要的例子是人類(lèi)眼睛屈光度的折射成像研究。

在激光雷達(dá)系統(tǒng)研究中，伴隨出現(xiàn)了許多新興的技術(shù)和方法，包括：多孔徑以及合成孔徑、雙向操作、多波長(zhǎng)或?qū)掝l發(fā)射激光、光子計(jì)數(shù)和先進(jìn)的量子技術(shù)、組合被動(dòng)和主動(dòng)系統(tǒng)，以及組合微波及激光雷達(dá)等。同時(shí)，也期待使用相干激光雷達(dá)使得人們的增加獲得全場(chǎng)數(shù)據(jù)的方法。在組件方面，有效的多功能激光源、緊湊的固態(tài)激光掃描儀、針對(duì)非機(jī)械光束控制和整形、敏感的以及更大的焦平面陣列、有效的硬件以及處理激光雷達(dá)信息和高數(shù)據(jù)速率的算法等，來(lái)實(shí)現(xiàn)直接以及相干檢測(cè)。