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激光雷达分类

激光雷达按工作方式可分为脉冲激光雷达和连续波激光雷达，根据探测技术的不同，可以分为：直接探测型激光雷达和相干探测型激光雷达，按应用范围可分为：靶场测量激光雷达火控激光雷达跟踪识别激光雷达（制导、预警、水下目标探测），激光雷达引导（航天器交汇对接、障碍物回避）、大气测量激光雷达（云层高度、大气能见度、风速、大气中物质的成分和含量）。激光雷达的主要应用于跟踪，成像制导，三维视觉系统，测风，大气环境监测，主动遥感等方向。

激光雷达将激光光学和大气光学有效结合，协调融合了传统雷达、光机电一体化和电算等前沿技术，对物理学的各大领域都有所涉及，是物理学的前沿应用技术之一。目前激光雷达家族庞大，分类标准也很多，可以按搭载激光器、功能用途、探测技术等标准进行不同的分类。

由于激光雷达的分辨率和灵敏度高、抗观测背景的干扰性强，能够实现全天时观测，可以广泛应用在环境监测、地形测绘、高空探测、军事应用、民用汽车等领域。

Flash激光雷达

20世纪90年代，有研究者就提出了非扫描式的激光雷达概念，属于3D成像激光雷达。如图7所示，Flash激光雷达采用类似照相机的工作模式，感光元件与普通相机不同，每个像素点可以记录光子飞行时间信息。发射的面阵激光照射到目标上，目标对入射光产生散射，由于物体具有三维空间属性，从而照射到物体不同部位的光具有不同的飞行时间，被焦平面探测器阵列探测，输出为具有深度信息的“三维”图像。如图8 所示，Flash激光雷达也经历了小型化发展历程，所占空间从起初的车厢级到办公桌级，再到现在的厘米级，这都得益于紧凑型激光器阵列、探测器阵列的发展。

测器具有远距离单幅成像、易于小型化等优点。APD探测器分线性和盖革两种工作模式：线性模式雪崩光电二极管探测器（linear mode avalanche photodiode，LMAPD）和盖革模式雪崩光电二极管探测器（Geiger mode avalanche photodiode，GMAPD）。Lincoln实验室进行了可应用于激光雷达的面阵探测器的一系列研究。工作在可见光波段的32×32的GMAPD，并且集成了500 MHz的计时电路，可实现每秒5000～10000次的成像速度，距离分辨率15cm。也报道了256×256面阵规模的GMAPD，如图11所示，将探测器单片混合集成到CMOS读出电路上，实现无源光子计数成像，经过30ms的多帧叠加，可以获得3.5km处较清晰的像。Raytheon公司报道了碲镉（HgCdTe）材料LMAPD阵列用于3D激光雷达探测，面阵规模可达到256×256，并验证了线性模式下单光子计数，从而可提供实时、远距离探测功能。