极其强大的激光雷达：引导自动驾驶，揭秘古城，探索月球

激光雷达技术（LiDAR）远比我想象中的更惊人。不仅用在了最新一代的iPhone和iPad上为大家展示3D扫描、AR增强现实、Unity游戏、3D打印等领域的联动；还一直在为自动驾驶提供帮助，以进行障碍物检测和回避。除此外，还能用来探索月球，和发现玛雅人和阿兹台克人的庞大遗迹。

LiDAR是light detection and ranging（光检测和测距）的首字母缩写，通过用脉冲激光照射目标，然后测量其反射到达传感器所需的时间来测量距离。激光雷达的基本概念是在1930年由EH Synge提出的，设想是使用强大的探照灯来探测大气。

但世界上第一个激光雷达系统却是由休斯飞机公司在30年后的1961年推出的，当时主要用于卫星跟踪。原理是将激光聚焦成像，通过使用适当的传感器和数据采集电子设备，测量信号返回的时间，并以此计算距离。

最早期的激光雷达并不叫LiDAR，而是被称为“ Colidar”，是Coherent Light Detecting And Ranging（相干光检测和测距）的缩写。后来，到了1963年，大型步枪式激光测距仪Colidar Mark II作为Colidar系统第一个实际应用产品被生产，才首次提到了LiDAR（激光雷达），表明它起源于“光”和“雷达”的成像技术。

现如今所有的激光测距仪、激光雷达单位以及激光高度计都是从早期的Colidar系统衍生而来的。激光雷达基于方向、平台、扫描机制可以分成各种类别，其中，常常听到的LiDAR相机拍摄的是距离，而非普通照片。

根据使用的传感器不同，强大的LiDAR单元每秒可以发射数十万个光脉冲。然后，将测量或返回值处理成point cloud的3D可视化。

LiDAR常见的激光波长在750 nm至1500 nm之间，一般使用可见光或红外光。激光通过反向散射反射，可以用于控制自动驾驶汽车或创建高分辨率地图。

这些地图可用于测量，地理，考古，地质，地震和林业，比如帮助创建考古现场的高分辨率数字高程模型（DEM）。这种DEM模型可以揭示原本被植被隐藏的微观地形。在2018年，LiDAR就使考古学家发现了位于危地马拉玛雅保护区的60,000多处遗迹。

激光雷达技术看起来离我们遥远，实际上随处可见。不提那些专业产品，单是我们身边的特斯拉等自动驾驶汽车、iPhone12等雷达感应手机，以及家中的红外线测距仪等，便可体会到，LiDAR将在未来的视觉科学中发挥重要作用。并且，NASA已经将激光雷达确定为实现登月计划中自动和精确着陆的关键技术，国家地理杂志也称，这是最适用于探索古城的技术。

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