从考古学到自主性，激光雷达横扫行业

激光发明后不久，休斯飞机公司于1961年推出了第一个用于卫星跟踪的激光雷达系统。

然而，近年来，自动驾驶汽车的发展推动了激光雷达的发展，产生了比以往任何时候都更小、更强大、更实惠的激光雷达解决方案。除了自动驾驶汽车之外，激光雷达技术在从气象学到考古学的各种用例中都有应用。

 

美国国家航空航天局用激光雷达测量积雪深度

激光雷达的第一个广泛应用是在气象学领域。特别是，美国国家大气研究中心经常使用激光雷达来监测云层和测量污染。美国国家航空航天局仍将激光雷达用于气象目的，从太空跟踪全球气候。

然而，一个历史挑战是从太空测量雪的深度；传统的相机系统不能提供关于图像内的深度的许多信息。为了解决这个问题，美国国家航空航天局的科学家们转向了激光雷达。2022年4月20日，一组科学家宣布了一种使用冰、云和陆地高程卫星2（ICESat-2）的激光雷达测量直接测量雪深的方法。

 

一项新技术使美国国家航空航天局能够使用激光雷达监测冰层深度。图片由美国国家航空航天局提供

 

当光子进入雪中时，它会反弹并散射，直到最终被ICESat-2再次收集。在创建这种行为的模型时，研究人员开发了一个独特的方程，可以在激光雷达最终测量光子在雪中行进的平均距离。雪的深度等于平均距离的一半。

利用这项新技术，美国国家航空航天局的科学家声称，ICESat-2提供了一种更先进的监测解决方案和气候变化对冰盖影响的数据。

 

激光雷达揭示古代定居点

5月下旬，德国考古研究所的一组研究人员宣布，他们使用激光雷达技术在亚马逊地区发现了一个意想不到的考古发现。

为了揭开亚马逊地区古代文明的遗迹，研究小组将激光雷达带上了天空。该团队为一架直升机配备了激光雷达传感器，随后飞越了雨林和大片草原。直升机激光雷达的激光脉冲能够穿透郁郁葱葱的雨林，并为团队提供了一张详细的3D地图，显示了树下森林中曾经存在的东西。

 

考古学家利用激光雷达发现了未知的亚马逊文明。图片由德国考古研究所和《科学新闻》提供

 

在《自然》杂志上发表的一篇论文中，该团队描述了他们前所未有的发现：一个存在于前哥伦布时代的低密度、相互连接的城市定居点。在激光雷达数据发现的26个定居点中，有11个以前未被发现。这些发现促使研究人员重新评估他们对古代文明的理解，因为这种低密度的城市分布以前在亚马逊或南美洲其他任何地方都是未知的。

展望未来，该团队相信，由激光雷达引导的挖掘可以揭示更多的考古遗址，特别是在热带雨林等难以穿越的地形中。

 

新型激光雷达测量速度

激光雷达最受欢迎的应用之一仍然是自动驾驶汽车。激光雷达解决方案公司Baraja最近于2022年5月10日展示了一种名为光谱扫描激光雷达的新技术。光谱扫描激光雷达被描述为业界首个具有逐点多普勒功能的激光雷达，能够测量移动物体的速度。

 

Baraja面包车中的传感器检测行人。图片由Baraja提供

 

虽然传统的激光雷达可以在逐帧的基础上估计速度，但Baraja使用随机调制连续波（RMCW），其中系统提取在波的相位/频率调制中编码的信息来确定其速度。这项技术也被称为零差检测，它使Baraja的技术能够同时测量物体的距离和速度。

Baraja声称，通过将这一第四维度添加到激光雷达中，其激光雷达可以为3D地图添加更多上下文，并为自动驾驶汽车提供更安全、更全面的驾驶体验。

 

激光雷达进入商业空间

虽然激光雷达首次在飞机公司和美国国家航空航天局亮相，但它现在已经很常见了，以至于出现在用于增强现实的iPhone中。事实上，根据Allied Market Research的数据，2019年全球激光雷达市场价值为7.02亿美元，到2027年将跃升至29.0亿美元。

 

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