• 目前投入商业运行的激光雷达系统主要有： TopScan、Optech、TopSys，以及Leica公 司的Leica ALS50等。
• 国内有多家单位和公司分别购买了国外不 同厂商的数套商用激光雷达设备，生产了 大量的原始点云和影像数据，但是，这些 数据一直没有有效的处理，造成了巨大的 浪费。目前只有山西亚太公司和广西的桂 能信息公司使用自购的RIEGL的激光雷达 产品进行了电力选线、地形图绘制等少量 工程。
精度（mm量级）。缺点：测距时间长、作 用距离近等缺点，不太适合高速成像激光 雷达。 • FMCW,优点：测距精度高（微米级）。缺 点：成像速度慢，结构复杂，对光源的性 能、系统的抗震性能要求高。
点扫描三维激光雷达发展现状
国外：
• 2002年，美国林肯实验室的Marius等人开发出了一种基于4 X 4APD阵列的二维扫描三维激光雷达。测量距离为60米，能够 以0.6Hz帧率成128 X 128分辨率，采样率为9.8KHz，测距精度 为3厘米。
• 直接探测方式的测距体制主要包括：脉冲 激光测距和连续波激光测距。
• 相干探测方法的测距体制主要包括：相位 法，FMCW（调频连续波法）。
直接探测成像方法
• 1)采用单元探测器，每次只探测一个像素。大部分成像激 光雷达的研究都是采用这种技术，原因是探测器技术和激 光器技术都比较成熟。
• 2)采用面阵探测器，每次探测所有像素。成像分辨率高， 成像速率不高。这种方法一般需要对发射光进行调制，对 接收信号进行解调，才能测量到距离信息。这种技术的优 点是不需要扫描器，缺点是要求激光器的发射功率要足够 大，而且无法采用高灵敏度的APD探测器。
半导体激光雷达
• 半导体激光主动成像雷达应运而生，是当 前国际上研究和应用的新兴领域之一。
• 半导体激光成像雷达不但能提供目标的灰 度信息和二维距离信息，而且具有成像速 度高，测距精度高、成本低、抗干扰能力 强、可靠性好和使用寿命长等优点。
测距方法
• 测距方法分直接探测与外差探测（相干探 测）。
主动成像的连续光源三维激光雷达发展
国外：
现状
• 2006年，Sandia实验室Robert等人开发成功了一种无扫描三维 激光雷达(SRI)，并成功应用于航天飞机表面检测。该系统基于 余弦-余弦相关鉴相法，采用连续输出功率为12W的半导体激光 器为光源，能够以30Hz的帧率成720 X 466分辨率的图像，1.5 米到3米间测距精度为6.4毫米，3.1米到4.5米间精度为25.4毫米， 最小可分辨0.5毫米宽的细缝。
• 3)采用阵列探测器，每次探测多个像素。将发射激光分为n 束，同时照射目标上n个点。从各点反射回的激光信号通过 接收光学系统接收到对应的n个探测器上，通过处理可得到 n个像素数的距离信息和强度信息。发展潜力大，难度也较 大。
相干探测成像方法
• 1）、扫描成像方法 • 2）、非扫描成像方法 • 相位法测量，优点：可以获得较高的测距
• 2002年，美国陆军通讯和电子研究工程中心的Bradley W.Shilling等人研究了一种采用1.06um Nd:YAG微芯片激光器， APD为接收器，扫描率3kHz的三维激光雷达。这种激光雷达可 以透过伪装成像，其图像分辨率为256 X 256一帧成像时间为40 秒，作用距离约50米。
国内：
国内：
• 浙江大学，采用余弦调制的连续光源的余弦一方波相关鉴相法， 研制成功了无扫描三维激光雷达，并对15米处的目标进行了达
发展现状
• 2004年，丹麦国防研究组织电光部的Jens Busck等人研 制成功一种基于门选通时间扫描的高精度三维激光雷达。 这种雷达采用约200ps的532nm脉冲激光器为光源，门选 通时间约为500ps，扫描时间步进100ps，得到的三维图 像像素为582 X 752，成像时间小于1秒。在13米处测距精 度为2毫米，在100米处测距测距精度为1厘米，景深约15 厘米。
国内激光雷达发展
激光雷达的作用
• 激光雷达的作用是能精确测量目标位置 （距离和角度）、运动状态（速度、振动 和姿态）和形状，探测、识别、分辨和跟 踪目标。
激光雷达测量技术的优点
• 与立体摄影测量技术相比，激光雷达技术 避免了投影(二维到二维)带来的信息损失， 增强了表现不连续变化信息的能力等。此 外，该技术受成像条件影响小，反应时间 短，能部分穿透水体、反应对象细节信息 等，这些特点为它的应用开辟了广阔的前 景。
• 国内研制的成像激光雷达的激光器主要采 用半导体泵浦的YAG激光器，扫描方式主
要采用双谐振镜扫描或卵形螺旋扫描，成 像速率在10帧/秒以下，每帧分辨率为1000 像素点左右，回波强度为16级灰度左右。 这个水平与国外相差很远。
• 2004年，日本广播公司，利用距离映射原理研制成功了三维相机。 这种相机采用三角波调制的连续光源，接收端采用CCD相机接收。 通过对像增强器分别采用普通工作方式和两种不同固定延迟相位 门选通工作方式来获得目标距离信息。像素为1280 X 720，帧率 30Hz ，测量精度为在5米处3厘米，10米处4.9厘米。优点：是采 样率高。缺点：光能利用率低，测量距离和测量精度不易同时提 高。该方法比较适用实验室内的物体三维建模三维识别等应用。
• 2005年，国防科技大学的胡春生博士和秦石乔教授在，研制成 功了一种单点二维扫描方式的三维激光雷达，该系统采用了半 导体激光器为光源，APD为接收器，作用距离为24米，能够以 30Hz帧率成16x 101分辨率图像，采样率约为48.5kz ，测距精 度为9.2厘米。
• 浙江大学项志宇等人用已有的单点激光雷达改装制作了200 x 361像素，0.8Hz帧率，采样率约57.8KHz，目标距离8米时测距 精度为3厘米。
• 在2005年，Jens Busck进行了水下目标的三维成像实验。 到2006年，他们又将扫描时间步进减小到20ps，从而将 系统的精度提高到7米处0.2毫米，100米处2毫米，500米 处5毫米，景深约7-8厘米。
• 从国内外三维激光雷达成像现状来看。总 的来说，还存在分辨率与成像速度之间的 矛盾。